엔지니어들이 듀얼 개발

2023년 3월 27일

이 기사는 Science X의 편집 과정 및 정책에 따라 검토되었습니다. 편집자들은 콘텐츠의 신뢰성을 보장하면서 다음 특성을 강조했습니다.

사실 확인된

동료 검토 출판물

신뢰할 수 있는 출처

교정하다

로스앨러모스 국립연구소

Los Alamos National Laboratory 팀은 콜로이드 양자점 기술을 기반으로 기술적으로 실행 가능한 고강도 발광기에 대한 주요 과제를 극복하여 광학적으로 여기된 레이저와 고휘도 전기 구동 발광 다이오드로 작동하는 이중 기능 장치를 만들었습니다. (주도의).

Advanced Materials 저널에 설명된 바와 같이, 이러한 발전은 전기적으로 펌핑되는 콜로이드 양자점 레이저 또는 레이저 다이오드를 향한 주요 이정표를 나타냅니다. 레이저 다이오드는 통합 전자 장치 및 포토닉스, 광학 상호 연결, 실험실을 포함한 수많은 기술에 영향을 미칠 새로운 유형의 장치입니다. -칩 플랫폼, 웨어러블 장치 및 의료 진단.

로스 알라모스 화학 부서의 과학자이자 연구 팀 리더인 Victor Klimov는 "콜로이드 양자점 레이저 다이오드에 대한 탐구는 용액 처리 가능한 재료를 기반으로 전기적으로 펌핑되는 레이저와 증폭기를 실현하려는 전 세계적 노력의 일부를 나타냅니다."라고 말했습니다. "이러한 장치는 사실상 모든 기판과의 호환성, 확장성 및 전통적인 실리콘 기반 회로를 포함한 온칩 전자 장치 및 포토닉스와의 통합 용이성을 위해 추구되었습니다."

표준 LED에서와 마찬가지로 팀의 새로운 장치에서 양자점 층은 전기적으로 작동되는 발광기 역할을 했습니다. 그러나 제곱센티미터당 500암페어가 넘는 매우 높은 전류 밀도로 인해 이 장치는 제곱미터당 백만 칸델라가 넘는 전례 없는 수준의 밝기를 보여주었습니다(칸델라는 특정 방향으로 방출되는 발광량을 측정함). 이러한 밝기 덕분에 주광 디스플레이, 프로젝터 및 신호등과 같은 응용 분야에 매우 적합합니다.

양자점 층은 또한 순 광학 이득이 큰 효율적인 도파관 증폭기 역할을 했습니다. Los Alamos 팀은 모든 전하 수송층과 전기 펌핑에 필요한 기타 요소를 포함하는 완전한 기능의 LED 유형 장치 스택을 사용하여 협대역 레이징을 달성했습니다. 이러한 발전은 매우 기대되는 전기 펌핑을 이용한 레이저 시연의 문을 열어주며, 콜로이드 양자점 레이저 기술을 완전히 실현할 수 있는 효과를 제공합니다.

반도체 나노결정 또는 콜로이드 양자점은 레이저 다이오드를 포함한 레이저 장치를 구현하는 데 매력적인 재료입니다. 적당한 온도의 화학 기술을 통해 원자 정밀도로 제조할 수 있습니다.

또한, 전자 파동 함수의 자연적인 범위와 비교할 수 있는 작은 크기로 인해 양자점은 에너지가 입자 크기에 직접적으로 의존하는 이산 원자와 유사한 전자 상태를 나타냅니다. 소위 "양자 크기" 효과의 결과는 레이징 라인을 원하는 파장으로 조정하거나 여러 파장에서 레이징을 지원하는 다중 색상 이득 매체를 설계하는 데 활용될 수 있습니다. 양자점 전자 상태의 독특한 원자 유사 스펙트럼에서 파생된 추가 이점에는 낮은 광학 이득 임계값과 장치 온도 변화에 대한 레이저 특성의 민감도가 억제되어 있습니다.

대부분의 양자점 레이저 연구에서는 광학 이득 매질을 여기시키기 위해 짧은 광학 펄스를 사용했습니다. 전기 구동 양자점으로 레이저를 구현하는 것은 훨씬 더 어려운 작업입니다. 새로운 장치를 통해 Los Alamos 연구팀은 이 목표를 향한 중요한 진전을 이루었습니다.