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Les diodes laser à point quantique colloïdal sont au coin de la rue – Technologik

Les scientifiques de Los Alamos ont incorporé des points quantiques colloïdaux méticuleusement conçus dans un nouveau type de diodes électroluminescentes (LED) contenant un résonateur optique intégré, ce qui leur permet de fonctionner comme des lasers. Ces nouveaux dispositifs à double fonction ouvrent la voie vers des diodes laser polyvalentes et conviviales. La technologie peut potentiellement révolutionner de nombreux domaines de la photonique et de l'optoélectronique à la détection chimique et au diagnostic médical.

"Cette dernière percée ainsi que d'autres avancées récentes dans la chimie des points quantiques et l'ingénierie des dispositifs que nous avons réalisées suggèrent que les diodes laser assemblées à partir de la solution pourraient bientôt devenir une réalité", a déclaré Victor Klimov, chef du groupe des points quantiques au Los Alamos National Laboratory. "Les écrans à points quantiques et les téléviseurs sont déjà disponibles en tant que produits commerciaux. Les lasers à points quantiques colloïdaux semblent être les suivants."

Les lasers à points quantiques colloïdaux peuvent être fabriqués en utilisant des méthodes moins chères et plus simples que les diodes laser à semi-conducteurs modernes qui nécessitent des techniques sophistiquées de dépôt couche par couche, basées sur le vide. Les lasers pouvant être traités par solution peuvent être produits dans des conditions de laboratoire et d'usine moins difficiles, et pourraient conduire à des appareils qui bénéficieraient à un certain nombre de domaines émergents, notamment les circuits photoniques intégrés, les circuits optiques, les plates-formes de laboratoire sur puce et les appareils portables.

Au cours des deux dernières décennies, l'équipe de Los Alamos quantum dot a travaillé sur les aspects fondamentaux et appliqués des dispositifs laser basés sur des nanocristaux semi-conducteurs préparés via la chimie colloïdale. Ces particules, également connues sous le nom de points quantiques colloïdaux, peuvent être facilement traitées à partir de leur environnement de solution natif pour créer divers dispositifs optiques, électroniques et optoélectroniques. De plus, ils peuvent être «ajustés en fonction de la taille» pour les applications laser afin de produire des couleurs non accessibles avec les diodes laser à semi-conducteur existantes.

Dans un article publié aujourd'hui dans Communications Nature, les chercheurs de Los Alamos ont réussi à résoudre plusieurs défis sur la voie de la technologie des points quantiques colloïdaux commercialement viable. En particulier, ils ont démontré une LED opérationnelle, qui fonctionnait également comme un laser à bas seuil à pompage optique. Pour atteindre ces comportements, ils ont incorporé un résonateur optique directement dans l'architecture LED sans obstruer les flux de porteurs de charges dans la couche émettrice de points quantiques. De plus, en concevant soigneusement la structure de leur dispositif multicouche, ils pourraient obtenir un bon confinement de la lumière émise dans le milieu à points quantiques ultrafin de l'ordre de 50 nanomètres de diamètre. Ceci est essentiel pour obtenir l'effet laser et, en même temps, permettre une excitation efficace des points quantiques par le courant électrique. L'ingrédient final de cette démonstration réussie était des points quantiques uniques faits maison, perfectionnés pour des applications laser selon les recettes développées par l'équipe de Los Alamos au cours des années de recherche sur la chimie et la physique de ces nanostructures.

Actuellement, les scientifiques de Los Alamos s'attaquent au défi restant, qui augmente la densité de courant à des niveaux suffisants pour obtenir ce que l'on appelle “ l'inversion de population '' – le régime lorsque le milieu actif à points quantiques se transforme en amplificateur de lumière.

Source de l'histoire:

Matériaux fourni par DOE / Los Alamos National Laboratory. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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