洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家们成功实现了基于溶液铸造半导体纳米晶体的电驱动装置的光放大，这项成果发表在《自然》杂志上，为全新的电泵浦激光设备打开了大门——一种高度灵活、溶液可加工的激光二极管，可以在任何晶体或非晶体衬底上制备,无需复杂的真空生长技术或高度控制的洁净室环境。

这项研究历经二十多年，研究人员一直在寻求通过电泵浦实现胶体量子点激光，这是其在实用技术中广泛应用的先决条件，传统的激光二极管在现代技术中无处不在，但它们也存在可扩展性等方面的挑战，研究人员一直在寻找替代品——可加工材料。

化学制备的胶体量子点对于实现可溶液加工的激光二极管特别具有吸引力，除了与廉价且易于扩展的化学技术兼容外，它们还具有可调谐的发射波长、低光学增益阈值和激光特性的高温稳定性等优点，要实现电驱动胶体量子点激光，需要解决许多技术难题，量子点不仅需要发光，还需要通过受激发射使产生的光子倍增，通过将量子点与光学谐振器相结合，使发射的光通过增益介质循环,这种效应可以转化为激光振荡或激光。

洛斯阿拉莫斯团队通过引入精心设计的成分梯度来抑制非辐射俄歇衰变，解决了量子点中受激发射与非常快的非辐射俄歇复合竞争的问题，他们通过限制电流的空间和时间域中的分布，减少了产生的热量，同时改善了与周围介质的热交换，为了实现这些想法，研究人员在器件堆栈中加入了一个带有小电流聚焦孔径的绝缘中间层,并使用短电脉冲来驱动LED。

开发的器件能够达到前所未有的电流密度，高达每平方厘米约2000安培，足以在多个量子点光学跃迁之间产生强大的宽带光学增益，通过这些创新，该团队实现了研究界几十年来所追求的效果：用电泵浦胶体量子点实现明亮的放大自发发射（ASE），ASE可以被认为是激光的前体,当具有ASE能力的介质与光学谐振器结合时就会产生激光。

该团队正致力于用电泵浦量子点实现激光振荡，并扩大设备的光谱覆盖范围，特别是在红外波长范围内，红外光谱范围内的溶液可处理的光增益器件在硅技术、通信、成像和传感方面具有很大的实用性。

更多信息：Namyoung Ahn等人，胶体量子点的电驱动放大自发辐射，Nature（2023），期刊信息：Nature。 仅供参考，如需了解更多信息,请查阅相关文献或访问相关网站。