2023-05-04 ロスアラモス国立研究所(LANL)
◆これにより、真空ベースの成長技術や高度に制御されたクリーンルーム環境を必要とせずに任意の結晶性または非結晶性基板上に準備できる高度に柔軟な、ソリューションプロセス可能なレーザーダイオードの新しいクラスが開かれました。光エレクトロニクスを含む多くの分野を推進する可能性があります。
◆しかし、これまでにも、多くの技術的課題があり、それらは、非放射性Auger再結合、高電流密度の問題、光損失などです。さらに、光増幅と光損失の間のバランスを取ることも重要で、これに対処するために、Bragg反射器を含むデバイススタックを追加しました。これにより、コロイド量子ドットによる電気駆動レーザー発振を実現しました。
＜関連情報＞
- https://discover.lanl.gov/news/0503-quantum-dots/
- https://www.nature.com/articles/s41586-023-05855-6
コロイド量子ドットからの電気的駆動による増幅型自然放出 Electrically driven amplified spontaneous emission from colloidal quantum dots
Namyoung Ahn,Clément Livache,Valerio Pinchetti,Heeyoung Jung,Ho Jin,Donghyo Hahm,Young-Shin Park & Victor I. Klimov
Nature Published:03 May 2023
DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-023-05855-6
Abstract
Colloidal quantum dots (QDs) are attractive materials for realizing solution-processable laser diodes that could benefit from size-controlled emission wavelengths, low optical-gain thresholds and ease of integration with photonic and electronic circuits1,2,3,4,5,6,7. However, the implementation of such devices has been hampered by fast Auger recombination of gain-active multicarrier states1,8, poor stability of QD films at high current densities9,10 and the difficulty to obtain net optical gain in a complex device stack wherein a thin electroluminescent QD layer is combined with optically lossy charge-conducting layers11,12,13. Here we resolve these challenges and achieve amplified spontaneous emission (ASE) from electrically pumped colloidal QDs. The developed devices use compact, continuously graded QDs with suppressed Auger recombination incorporated into a pulsed, high-current-density charge-injection structure supplemented by a low-loss photonic waveguide. These colloidal QD ASE diodes exhibit strong, broadband optical gain and demonstrate bright edge emission with instantaneous power of up to 170 μW.
