Progrès de la recherche sur les lasers à points quantiques colloïdaux

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Selon les différentes méthodes de pompage, les lasers à points quantiques colloïdaux peuvent être classés en deux catégories : les lasers à points quantiques colloïdaux pompés optiquement et les lasers à points quantiques colloïdaux pompés électriquement. Dans de nombreux domaines, tels que les laboratoires et l’industrie,lasers à pompage optique, tels que les lasers à fibre et les lasers saphir dopés au titane, jouent un rôle important. De plus, dans certains cas spécifiques, comme dans le domaine delaser à microflux optiqueLa méthode laser basée sur le pompage optique est la plus performante. Cependant, compte tenu de la portabilité et du large éventail d'applications, la clé du succès des lasers à points quantiques colloïdaux réside dans l'obtention d'une émission laser par pompage électrique. Or, à ce jour, aucun laser à points quantiques colloïdaux pompé électriquement n'a été réalisé. Par conséquent, en prenant pour objectif principal la réalisation de tels lasers, l'auteur aborde d'abord l'étape cruciale de leur obtention, à savoir la réalisation d'un laser à points quantiques colloïdaux à onde continue pompé optiquement, puis se penche sur le laser à points quantiques colloïdaux en solution pompé optiquement, qui a de fortes chances d'être le premier à trouver une application commerciale. La structure de cet article est illustrée par la figure 1.

Défi existant
Dans la recherche sur les lasers à points quantiques colloïdaux, le principal défi demeure l'obtention d'un milieu amplificateur à points quantiques colloïdaux présentant un seuil bas, un gain élevé, une longue durée de vie et une grande stabilité. Bien que de nouvelles structures et de nouveaux matériaux, tels que les nanofeuilles, les points quantiques géants, les points quantiques à gradient de potentiel et les points quantiques de pérovskite, aient été décrits, aucun point quantique unique n'a permis, dans plusieurs laboratoires, d'obtenir un laser à pompage optique continu. Ceci indique que le seuil de gain et la stabilité des points quantiques restent insuffisants. De plus, en raison de l'absence de normes unifiées pour la synthèse et la caractérisation des performances des points quantiques, les résultats concernant le gain varient considérablement d'un pays et d'un laboratoire à l'autre, et la reproductibilité est faible, ce qui freine le développement de points quantiques colloïdaux à haut gain.

À l'heure actuelle, le laser à points quantiques pompés par voie électrochimique n'a pas encore été réalisé, ce qui indique qu'il existe encore des défis à relever dans la recherche fondamentale sur la physique et les technologies clés des points quantiques.dispositifs laserLes points quantiques colloïdaux (PQC) constituent un nouveau matériau amplificateur soluble, pouvant servir de référence pour la structure des dispositifs d'électroinjection des diodes électroluminescentes organiques (OLED). Cependant, des études récentes ont démontré que cette simple référence est insuffisante pour réaliser un laser à points quantiques colloïdaux par électroinjection. Compte tenu des différences de structure électronique et de mode de fabrication entre les points quantiques colloïdaux et les matériaux organiques, le développement de nouvelles méthodes de préparation de films en solution, adaptées aux points quantiques colloïdaux et aux matériaux présentant des fonctions de transport d'électrons et de trous, est indispensable à la réalisation d'un électrolaser induit par points quantiques. Le système de points quantiques colloïdaux le plus abouti reste celui des points quantiques colloïdaux de cadmium contenant des métaux lourds. Dans un souci de protection de l'environnement et de réduction des risques biologiques, le développement de nouveaux matériaux durables pour lasers à points quantiques colloïdaux représente un défi majeur.

Dans les travaux futurs, la recherche sur les lasers à points quantiques pompés optiquement et électriquement devra être menée de front et jouer un rôle tout aussi important dans la recherche fondamentale et les applications pratiques. Concernant l'application pratique des lasers à points quantiques colloïdaux, de nombreux problèmes communs doivent être résolus de toute urgence, et il reste à explorer comment exploiter pleinement les propriétés et fonctions uniques de ces points quantiques.