網(wǎng)訊：邊長為數(shù)nm左右，將電子之類的載流子束縛其中的半導(dǎo)體立體構(gòu)造就叫作量子點(diǎn)。量子點(diǎn)激光器（QDLD）具有分立的態(tài)密度函數(shù)，因此有著比傳統(tǒng)的量子阱激光器（QWLD）更加優(yōu)越的性能，如超低閾值電流密度（￡2A/cm2，比QWLD低一個量級以上）、超高閾值電流溫度穩(wěn)定性、超高微分增益（比QWLD高一個量級以上）、極高的調(diào)制帶寬和在直流電流調(diào)制下無波長漂移工作、對襯底缺陷不敏感等。這些特性將使半導(dǎo)體激光器的性能有一個大的飛躍，有力地推動激光物理學(xué)科的發(fā)展，開辟半導(dǎo)體激光器制造的新方向，并有可能成為21世紀(jì)光電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)的支柱之一。

　　量子點(diǎn)最初設(shè)想應(yīng)用于電子元器件。但率先實用化的是激光器。比如：富士通等成立的風(fēng)險企業(yè)“QDLaser”于2010年與東京大學(xué)合作量產(chǎn)了面向光通信市場的量子點(diǎn)激光器。量子點(diǎn)激光器比傳統(tǒng)激光器的耗電量小，相對于光輸出溫度變化的穩(wěn)定性高。

　　何為量子點(diǎn)激光器？

　　簡單的說，量子點(diǎn)激光器是由一個激光母體材料和組裝在其中的量子點(diǎn)以及一個激發(fā)并使量子點(diǎn)中粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的泵源所構(gòu)成。

　　量子點(diǎn)激光器的優(yōu)點(diǎn)：

　　同常規(guī)的激光器相比，由于有源區(qū)為量子機(jī)構(gòu)，器件特性便具有下列新特點(diǎn)：

　　1、態(tài)密度線狀分布，導(dǎo)帶中第一個電子能級E1c高于原價帶中第一個空穴能級E1，低于原價帶頂Ev，因此E1c-E1v大于Eg，所產(chǎn)生的光子能量大于材料的禁帶寬度。相應(yīng)的其發(fā)射波長出現(xiàn)了藍(lán)移。

　　2、量子激光器中，輻射復(fù)合主要發(fā)生在E1c和E1v之間，這是連個能級之間電子和空穴參與的復(fù)合，不同于導(dǎo)帶底附近和價帶頂附近的電子和空穴參與的輻射復(fù)合，因此量子激光器的光譜線寬明顯地變窄了。

　　3、在量子激光器中，由于尺寸通常小于電子和空穴的擴(kuò)散長度，電子和空穴還未來得及擴(kuò)散就被勢壘限制在勢阱之中，產(chǎn)生很高的注入效率，易于實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，其增益大為提高，甚至可高達(dá)兩個數(shù)量級。

　　量子點(diǎn)激光器的未來：

　　量子點(diǎn)激光器的研制在近幾年內(nèi)取得了長足進(jìn)步，已經(jīng)向傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器開始了強(qiáng)有力的挑戰(zhàn)，但其性能與理論預(yù)測相比仍有較大的差距。進(jìn)一步提高量子點(diǎn)激光器的性能，必須解決以下幾個問題：

　　1、如何生長尺寸均勻的量子點(diǎn)陣列。雖然量子點(diǎn)的材料增益很大，但由于尺寸分布的不均勻性，使得量子點(diǎn)發(fā)光峰非均勻展寬，發(fā)光峰半寬比較寬，遠(yuǎn)大于量子阱材料。

　　2、如何增加量子點(diǎn)的面密度和體密度，盡可能提高量子點(diǎn)材料的增益

　　3、如何優(yōu)化量子點(diǎn)激光器的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使其有利于量子點(diǎn)對載流子的俘獲和束縛

　　4、如何通過控制量子點(diǎn)的尺寸或者選擇新的材料體系，拓寬量子點(diǎn)激光器的激射波長工作范圍

　　我國在量子點(diǎn)激光器領(lǐng)域進(jìn)展情況

　　980nm量子點(diǎn)激光器可廣泛應(yīng)用于大功率光纖放大泵浦源、激光手術(shù)刀、材料加工和防偽檢測等領(lǐng)域；1.3 mm、1.55mm和可見光的單模量子點(diǎn)激光器在大容量光纖通信，高速光計算、光互聯(lián)和信息處理等許多方面都有極其重要的應(yīng)用前景。量子點(diǎn)激光器已成為目前國際上前沿研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)方向之一。

　　該項目在自組織量子點(diǎn)、量子線材料的可控生長和器件應(yīng)用方面取得了多項突破性進(jìn)展：

　　(一) 研制成功In(Ga)As/GaAs、InAlAs/AlGaAs/GaAs和InAs/InAlAs/InP等一系列高質(zhì)量的自組織量子點(diǎn)和量子線材料　　通過對所選材料體系應(yīng)變分布的設(shè)計（高指數(shù)面襯底、特殊設(shè)計的緩沖層和種子層誘導(dǎo)作用等）、生長動力學(xué)控制（生長溫度、生長速率等）和優(yōu)化生長工藝（多層垂直耦合量子點(diǎn)層數(shù)、隔離層的厚度和量子點(diǎn)的組分等），在原子、分子水平上初步實現(xiàn)了對量子點(diǎn)尺寸、形狀、密度和分布有序性的控制，量子點(diǎn)材料的性能達(dá)到了國際先進(jìn)水平。