新方法可以改善用于显示器的胶体量子点激光

新加坡南洋理工大学（NTU）的研究人员通过电场感应充电，在胶体半导体器件中演示了可调、可控的放大自发发射（ASE）。他们的工作可以为实现电泵浦胶体量子点（CQD）激光器开辟新途径。在实验中，NTU科学家将CQD嵌入两个电极之间，以创建电场来控制和改变CQD内部的特性。研究人员定量确定了中性、单电荷和双电荷CQD对ASE的贡献，并证明了单电荷CQD在实现低ASE阈值中的主导作用。具体而言，单电荷CQD由于导带中预先存在电子而降低了发射激光所需的能量阈值，而双电荷CQD中强烈增强的俄歇复合则阻碍了ASE。实验结果和用于模拟ASE行为的动力学方程模型均表明ASE阈值可降低约10％。

这些是带有胶体量子点的玻璃板，当通过电和光泵浦时，它们会发光。 由新加坡南洋理工大学提供。

根据研究人员的说法，这是第一次使用电场而不是通过电化学方法或化学掺杂降低CQD激光的能量阈值。“成功的实验使我们朝着开发可电动泵浦的单材料、全色激光器迈出了一步，” Steve Cuong Dang教授说。 “这项成就最终将有可能将激光技术应用于消费电子产品和物联网中的芯片集成系统。”

（从左起）NTU研究员Sushant Shendre，助理教授Steve Dang，Hilmi Volkan Demir教授和研究员Junjun Yu持有能在通电时产生激光的胶体量子点。由新加坡南洋理工大学提供。

CQD是半导体纳米粒子，可以有效地产生鲜艳、饱和的颜色，以用于电子设备显示器。 胶体纳米材料的低成本、可调的发射波长和高的发射效率使其对激光器制造商具有吸引力。尽管CQD有望用作激光材料，但它们尚不实用，因为它们需要通过快速、强烈、相干的光泵浦供电，这使其体积太大，无法用于半导体电子产品。 NTU研究人员的工作可以通过降低CQD的激射阈值，使电泵浦CQD激光器可行，从而使它们仅使用驱动激光器所需能量的一小部分来发射激光。研究人员现在正探索在芯片上制造微型CQD激光器的方法，以及该团队如何与有兴趣将CQD激光技术发展为具有实际应用概念验证设备的行业合作伙伴合作。