Avances en la investigación de láseres de puntos cuánticos coloidales

Progreso de la investigación deláseres de puntos cuánticos coloidales
Según los diferentes métodos de bombeo, los láseres de puntos cuánticos coloidales se pueden dividir en dos categorías: láseres de puntos cuánticos coloidales bombeados ópticamente y láseres de puntos cuánticos coloidales bombeados eléctricamente. En muchos campos como el laboratorio y la industria,láseres bombeados ópticamente, como los láseres de fibra y los láseres de zafiro dopados con titanio, están desempeñando un papel importante. Además, en algunos escenarios específicos, como en el campo deláser de microflujo ópticoEl método láser basado en bombeo óptico es la mejor opción. Sin embargo, considerando la portabilidad y el amplio rango de aplicaciones, la clave para la aplicación de los láseres de puntos cuánticos coloidales es lograr la salida láser bajo bombeo eléctrico. No obstante, hasta ahora no se han logrado láseres de puntos cuánticos coloidales bombeados eléctricamente. Por lo tanto, con la realización de láseres de puntos cuánticos coloidales bombeados eléctricamente como línea principal, el autor primero analiza el enlace clave para obtener láseres de puntos cuánticos coloidales inyectados eléctricamente, es decir, la realización de un láser de punto cuántico coloidal de onda continua bombeado ópticamente, y luego se extiende al láser de solución bombeado ópticamente de punto cuántico coloidal, que tiene una alta probabilidad de ser el primero en lograr una aplicación comercial. La estructura de este artículo se muestra en la Figura 1.

Desafío existente
En la investigación de láseres de puntos cuánticos coloidales, el mayor desafío sigue siendo cómo obtener un medio de ganancia de puntos cuánticos coloidales con bajo umbral, alta ganancia, larga vida útil y alta estabilidad. Si bien se han reportado nuevas estructuras y materiales como nanohojas, puntos cuánticos gigantes, puntos cuánticos con gradiente y puntos cuánticos de perovskita, ningún punto cuántico individual ha sido confirmado en múltiples laboratorios para obtener un láser de bombeo óptico de onda continua, lo que indica que el umbral de ganancia y la estabilidad de los puntos cuánticos aún son insuficientes. Además, debido a la falta de estándares unificados para la síntesis y caracterización del rendimiento de los puntos cuánticos, los informes de rendimiento de ganancia de puntos cuánticos de diferentes países y laboratorios difieren enormemente, y la repetibilidad es baja, lo que también dificulta el desarrollo de puntos cuánticos coloidales con propiedades de alta ganancia.

Actualmente, el láser electrobombeado de puntos cuánticos no se ha logrado, lo que indica que aún existen desafíos en la física básica y la investigación de tecnologías clave de los puntos cuánticos.dispositivos láserLos puntos cuánticos coloidales (QDS) son un nuevo material de ganancia procesable en solución, cuya estructura se asemeja a la de los diodos orgánicos emisores de luz (LED) de electroinyección. Sin embargo, estudios recientes han demostrado que esta simple referencia no es suficiente para lograr un láser de puntos cuánticos coloidales de electroinyección. Dada la diferencia en la estructura electrónica y el modo de procesamiento entre los puntos cuánticos coloidales y los materiales orgánicos, el desarrollo de nuevos métodos de preparación de películas en solución, adecuados para puntos cuánticos coloidales y materiales con funciones de transporte de electrones y huecos, es la única vía para lograr un electroláser inducido por puntos cuánticos. El sistema de puntos cuánticos coloidales más maduro sigue siendo el de puntos cuánticos coloidales de cadmio, que contienen metales pesados. Considerando la protección del medio ambiente y los riesgos biológicos, desarrollar nuevos materiales láser de puntos cuánticos coloidales sostenibles representa un gran desafío.

En trabajos futuros, la investigación de láseres de puntos cuánticos bombeados ópticamente y eléctricamente debería ir de la mano y desempeñar un papel igualmente importante tanto en la investigación básica como en las aplicaciones prácticas. En el proceso de aplicación práctica del láser de puntos cuánticos coloidales, es urgente resolver muchos problemas comunes, y aún queda por explorar cómo aprovechar al máximo las propiedades y funciones únicas de los puntos cuánticos coloidales.