Hitech logo

Идеи

Создан первый лазер на основе коллоидных квантовых точек

TODO:
Георгий Голованов28 марта 2023 г., 11:11

Команда ученых из Национальной лаборатории Лос-Аламос (США) преодолела главную помеху появлению функциональных высокоинтенсивных излучателей света на основе коллоидных квантовых точек. Их открытие прокладывает путь к созданию устройств двойного назначения, работающих и как оптически возбужденный лазер, и как яркий электрический светодиод. Устройства нового типа могут способствовать развитию интегральной электроники и фотоники, оптронной связи, медицинской диагностики и носимых гаджетов.

00
Самые интересные технологические и научные новости выходят в нашем телеграм-канале Хайтек+. Подпишитесь, чтобы быть в курсе.

Полупроводниковые нанокристаллы — или коллоидные квантовые точки — изготавливаются с атомной точностью химическим путем при умеренной температуре. Вдобавок, благодаря своим размерам, они проявляют электронные состояния, энергии которых зависят напрямую от размера частиц. Этот эффект можно использовать для настройки лазера на желаемую волну или для разработки многоцветного усиливающего устройства, поддерживающего лазерную генерацию на нескольких длинах волны, пишет Phys.org.

Цифровой прорыв: как искусственный интеллект меняет медийную рекламу

Большинство исследований квантовых точек для лазерной генерации описывает короткие оптические импульсы для возбуждения усиливающей среды. Реализация генерации с электрическими квантовыми точками намного более сложная задача, к решению которой приблизились физики США. Для этого они разработали новые нанокристаллы с заглушенной оже-рекомбинацией. Они демонстрируют большой коэффициент усиления при низких оптических потерях.

Как и в обычных светодиодах, в новом устройстве слой квантовых точек действует как электрически возбужденный излучатель света. Однако из-за крайне высокой плотности тока свыше 500 ампер на кв. см устройство показывает беспрецедентный уровень яркости свыше миллиона кд/м2. Такая яркость позволяет использовать технологию для создания дисплеев дневного света, проекторов и дорожных указателей.

Вдобавок, слой квантовых точек выступает эффективным волноводным усилителем. Ученым удалось собрать узкополосный лазер с полностью функциональным светодиодным набором, содержащим все слои переноса заряда и прочие элементы, необходимые для накачки током. Этот прорыв открывает путь к появлению долгожданного лазера с накачкой током, который позволит полностью раскрыть потенциал лазерной технологии на коллоидных светодиодах.

Квантовые точки находят все более широкое применение, от телевизоров до солнечных элементов, но массовое производство тормозит высокая стоимость и вред для окружающей среды. Специалисты из Университета Хиросимы нашли способ решения этих проблем, разработав механизм переработки рисовой шелухи для изготовления первых в мире кремниевых светодиодов с квантовыми точками.