קאָנצעפּט און קלאַסיפֿיקאַציע פֿון נאַנאָלייזערס

נאַנאָלאַזער איז אַ סאָרט מיקראָ און נאַנאָ מיטל וואָס איז געמאַכט פון נאַנאָמאַטעריאַלן ווי נאַנאָדראָט ווי אַ רעזאָנאַטאָר און קען אַרויסלאָזן לאַזער אונטער פאָטאָעקסיטאַציע אָדער עלעקטרישע עקסיטאַציע. די גרייס פון דעם לאַזער איז אָפט בלויז הונדערטער מיקראָנס אָדער אפילו צענדליקער מיקראָנס, און דער דיאַמעטער איז אַרויף צו נאַנאָמעטער, וואָס איז אַ וויכטיקער טייל פון די צוקונפֿטיקע דין-פילם דיספּליי, אינטעגרירטע אָפּטיק און אַנדערע פעלדער.

קלאַסיפֿיקאַציע פֿון נאַנאָלאַזער:

1. נאַנאָדראָט לאַזער

אין 2001, האבן פארשער אין דער אוניווערסיטעט פון קאליפארניע, בערקלי, אין די פאראייניגטע שטאטן, באשאפן דעם וועלט'ס קלענסטן לייזער – נאנאלאזערס – אויף דעם נאנאאפטישן דראט נאר איין טויזנטסטל פון דער לענג פון א מענטשלעכן האר. דער לייזער נישט נאר ארויסשטויסן אולטראוויאלעט לאזערס, נאר קען אויך ווערן איינגעשטעלט צו ארויסשטויסן לאזערס פון בלוי ביז טיפן אולטראוויאלעט. די פארשער האבן גענוצט א סטאנדארט טעכניק גערופן אריענטירטע עפיפיטאציע צו שאפן דעם לייזער פון ריינע צינק אקסייד קריסטאלן. זיי האבן ערשט "קולטורירט" נאנאדראטן, דאס הייסט, געשאפן אויף א גאלד שיכט מיט א דיאמעטער פון 20 נ"מ ביז 150 נ"מ און א לענג פון 10,000 נ"מ ריינע צינק אקסייד דראטן. דערנאך, ווען די פארשער האבן אקטיוויזירט די ריינע צינק אקסייד קריסטאלן אין די נאנאדראטן מיט אן אנדער לייזער אונטערן גרינהויז, האבן די ריינע צינק אקסייד קריסטאלן ארויסגעלאזט א לייזער מיט א כוואליע-לענג פון נאר 17 נ"מ. אזעלכע נאנאלאזערס קענען עווענטועל ווערן גענוצט צו אידענטיפיצירן כעמיקאלן און פארבעסערן די אינפארמאציע סטאָרידזש קאַפּאַציטעט פון קאמפיוטער דיסקס און פאָטאָנישע קאמפיוטערס.

2. אולטראוויאלעט נאַנאָלאַזער

נאך דער אויפקום פון מיקרא-לייזערס, מיקרא-דיסק לייזערס, מיקרא-רינג לייזערס, און קוואנטום לאווינע לייזערס, האבן כעמיקער יאנג פעידאנג און זיינע קאלעגן אין דער אוניווערסיטעט פון קאליפארניע, בערקלי, געמאכט צימער-טעמפּעראַטור נאַנאָלייזערס. דער צינק אקסייד נאַנאָלייזער קען ארויסשטויסן א לייזער מיט א ליניע-ברייט פון ווייניגער ווי 0.3 נאַנאָמעטער און א כוואַליע-לענג פון 385 נאַנאָמעטער אונטער ליכט-עקסיטאַציע, וואָס ווערט באַטראַכט ווי דער קלענסטער לייזער אין דער וועלט און איינער פון די ערשטע פּראַקטישע דעווייסעס פאַבריצירט מיט נאַנאָטעכנאָלאָגיע. אין דער ערשטער בינע פון ​​אַנטוויקלונג, האבן די פאָרשער פאָרויסגעזאָגט אַז דער ZnO נאַנאָלייזער איז גרינג צו פאַבריצירן, הויך ברייטנאַס, קליין גרייס, און די פאָרשטעלונג איז גלייך צו אָדער אפילו בעסער ווי GaN בלוי לייזערס. צוליב דער מעגלעכקייט צו מאַכן הויך-דענסיטי נאַנאָדראָט אַררייז, קענען ZnO נאַנאָלייזערס אַרייַן פילע אַפּליקאַציעס וואָס זענען נישט מעגלעך מיט היינטיקע GaAs דעווייסעס. כּדי צו וואַקסן אַזעלכע לייזערס, ווערט ZnO נאַנאָדראָט סינטעזירט דורך גאַז טראַנספּאָרט מעטאָד וואָס קאַטאַליזירט עפּיטאַקסיאַל קריסטאַל וווּקס. ערשטנס, ווערט דער סאַפיר סאַבסטראַט באדעקט מיט אַ שיכט פון 1 נאַנאָמעטער ~ 3.5 נאַנאָמעטער דיק גאָלד פילם, און דערנאָך ווערט עס געלייגט אויף אַן אַלומינאַ שיפל, דער מאַטעריאַל און דער סאַבסטראַט ווערן געהייצט צו 880 °C ~ 905 °C אין דעם אַמאָניאַק שטראָם צו פּראָדוצירן צינק דאַמף, און דערנאָך ווערט דער צינק דאַמף טראַנספּאָרטירט צום סאַבסטראַט. נאַנאָדראָטן פון 2μm~10μm מיט העקסאַגאָנאַל קראָס-סעקשאַנאַל שטח זענען גענערירט געוואָרן אין דעם וואוקס פּראָצעס פון 2min~10min. די פאָרשער האָבן געפונען אַז צינקאָ נאַנאָדראָט פאָרמירט אַ נאַטירלעכע לאַזער קאַוואַטי מיט אַ דיאַמעטער פון 20nm צו 150nm, און רובֿ (95%) פון זיין דיאַמעטער איז 70nm צו 100nm. צו שטודירן סטימולירטע עמיסיע פון ​​די נאַנאָדראָטן, האָבן די פאָרשער אָפּטיש געפּאַמפּט דעם מוסטער אין אַ גרינכאַוס מיט דער פערטער האַרמאָניק אַוטפּוט פון אַ Nd:YAG לאַזער (266nm כוואַליע לענג, 3ns פּולס ברייט). בעת דער עוואָלוציע פון ​​דעם עמיסיע ספּעקטרום, ווערט דאָס ליכט געלאַמט מיט דער פאַרגרעסערונג פון דער פּאָמפּע מאַכט. ווען די לאַזינג איבערשטייגט דעם שוועל פון ZnO נאַנאָדראָט (ארום 40kW/cm), וועט דער העכסטער פונקט דערשייַנען אין דעם עמיסיע ספּעקטרום. די ליניע ברייט פון די העכסטע פונקטן איז ווייניקער ווי 0.3 נאַנאָמעטער, וואָס איז מער ווי 1/50 ווייניקער ווי די ליניע ברייט פון דעם עמיסיע ווערטעקס אונטערן שוועל. די שמאָלע ליניע ברייטן און שנעלע פאַרגרעסערונגען אין עמיסיע אינטענסיטעט האָבן געפֿירט די פאָרשער צו דער מסקנה אַז סטימולירטע עמיסיע פּאַסירט טאַקע אין די נאַנאָדראָטן. דעריבער, קען די נאַנאָדראָט אַרעי דינען ווי אַ נאַטירלעכער רעזאָנאַטאָר און אַזוי ווערן אַן אידעאַלע מיקראָ לאַזער מקור. די פאָרשער גלויבן אַז דער קורץ-וועללענג נאַנאָלאַזער קען ווערן גענוצט אין די פעלדער פון אָפּטיש קאַמפּיוטינג, אינפֿאָרמאַציע סטאָרידזש און נאַנאָאַנאַליזער.

3. קוואַנטום ברונע לייזערס

פאר און נאך 2010, וועט די ליניע ברייט וואס איז איינגעקריצט אויפן האלב-קאנדוקטאר טשיפּ דערגרייכן 100 נאַנאָמעטער אדער ווייניגער, און עס וועלן נאר זיין א פאר עלעקטראנען וואס רירן זיך אין דעם קרייז, און די פארגרעסערונג און פארקלענערונג פון אן עלעקטראן וועט האבן א גרויסן איינפלוס אויף דער אפעראציע פונעם קרייז. כדי צו לייזן דעם פראבלעם, זענען געבוירן געווארן קוואנטום ברונעם לאזערס. אין קוואנטום מעכאניק, ווערט א פאטענציאל פעלד וואס באגרענעצט די באוועגונג פון עלעקטראנען און קוואנטיזירט זיי גערופן א קוואנטום ברונעם. די קוואנטום באגרענעצונג ווערט גענוצט צו פארמירן קוואנטום ענערגיע לעוועלס אין דער אקטיווער שיכט פונעם האלב-קאנדוקטאר לאזער, אזוי אז דער עלעקטראנישער איבערגאנג צווישן די ענערגיע לעוועלס דאמינירט די אויפגערעגטע שטראלונג פונעם לאזער, וואס איז א קוואנטום ברונעם לאזער. עס זענען דא צוויי טיפן קוואנטום ברונעם לאזערס: קוואנטום ליניע לאזערס און קוואנטום דאט לאזערס.

① קוואַנטום ליניע לאַזער

וויסנשאפטלער האבן אנטוויקלט קוואנטום דראָט לאַזערס וואָס זענען 1,000 מאָל שטאַרקער ווי טראַדיציאָנעלע לאַזערס, נעמענדיג אַ גרויסן שריט צו שאַפֿן שנעלערע קאָמפּיוטערס און קאָמוניקאַציע דעוויסעס. דער לאַזער, וואָס קען פאַרגרעסערן די גיכקייט פון אַודיאָ, ווידעאָ, אינטערנעט און אַנדערע פארמען פון קאָמוניקאַציע איבער פיבער-אָפּטישע נעטוואָרקס, איז אנטוויקלט געוואָרן דורך וויסנשאפטלער אין ייל אוניווערסיטעט, לוסענט טעכנאָלאָגיעס בעל לאַבס אין ניו דזשערזי און דעם מאַקס פּלאַנק אינסטיטוט פֿאַר פיזיק אין דרעזדן, דייטשלאַנד. די העכער-מאַכט לאַזערס וואָלטן רעדוצירן די נויט פֿאַר טייערע ריפּיטערס, וואָס ווערן אינסטאַלירט יעדע 80 קילאָמעטער (50 מייל) צוזאמען די קאָמוניקאַציע ליניע, ווידער פּראָדוצירנדיק לאַזער פּולסן וואָס זענען ווייניקער אינטענסיוו ווען זיי רייזן דורך די פיבער (ריפּיטערס).