科学家已经将精心设计的胶体量子点与光学谐振腔结合构建了一种新型的发光二极管，该二极管同时可以发射激光。这个新型、双功能的器件的诞生为易制作、全能型的激光二极管铺平了道路。这项技术将会给光子学、光电子学、化学传感以及医疗诊断等诸多领域带来变革。英文原文链接[1]:DOE/Los Alamos National Laboratory. "Colloidal quantum dot laser diodes are just around the corner." ScienceDaily. ScienceDaily, 14 January 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/01/200114125921.htm>
Fig.1
上图来自文献[2]。来自Los Alamos National Laboratory的量子点课题组的领导Victor Klimov说：“最近有关量子点化学以及器件工程的最新进展已经表明 溶液中组装的激光器 很快将会变成现实”。同时，Victor Klimov补充说：“量子点显示和量子点电视机已经得到了商业化应用，量子点激光器似乎也会马上到来”。
相比于目前制作复杂（真空环境、需要高精度的操作以及层层堆积等诸多技术细节）的半导体激光器，胶体量子点激光器可以通过简单、成本低廉的方式制作出来。该激光器的制作对于实验室的和工厂基本没有什么环境要求，而且该激光器对于诸多如集成光学、光学电路、芯片实验平台以及可穿戴设备等新兴领域有着积极的作用。
在过去的二十年里，Los Alamos的量子点课题组已经基于胶体化学制备的半导体纳米晶体对激光器件的基本原理和应用展开了大量的研究。这些粒子，也叫做胶体量子点，它们很容易地被从溶液中提取出来制作各种光学、电子以及光电子器件。此外，可以通过调节它们尺寸的大小去发射现在半导体激光器可以发射的不同颜色的激光。
最近出版的《Nature communications》中的一篇论文中，Los Alamos的研究人员已经成功解决了胶体量子点商业化路上的诸多技术难题。尤其是他们提出了一种可控的发光二极管，也就是一种光泵浦、低阈值的激光器。他们直接将光学谐振腔集成到LED架构中阻止电荷载流子流入到量子点发射层。更值得一说的，他们通过精心地设计多层器件结构，他们可以将发射光很好地限制在尺度约为50量级的超薄量子点介质层。这是获得激光的关键，同时，量子点的激发效率可以通过调节电流的大小来控制。这个实验成功的最重要的因素是Los Alamos通过多年来对这些纳米结构的物理、化学性质研究后所自制的、独一无二的用于产生激光的量子点。
最近，Los Alamos的科学家正在面临接下来的挑战，使电流密度可以达到使其获得粒子数反转（产生的激光的必要条件之一）的条件。
Reference
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DOE/Los Alamos National Laboratory. "Colloidal quantum dot laser diodes are just around the corner." ScienceDaily. ScienceDaily, 14 January 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/01/200114125921.htm>. ↩
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Jeongkyun Roh, Young-Shin Park, Jaehoon Lim, Victor I. Klimov. Optically pumped colloidal-quantum-dot lasing in LED-like devices with an integrated optical cavity. Nature Communications, 2020; 11 (1) ↩
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