新加坡南洋理工大学（NTU Singapore）的科学家们已经开发出一种方法，可以使胶体量子点在电场的作用下产生激光。胶体量子点（CQD）是可以有效产生鲜艳和饱和波长的光的半导体纳米粒子，用于制造许多电子设备的显示屏。研究人员表示，尽管CQD有望作为激光材料，但它们尚不实用，因为它们需要进行光泵浦。因此，这一特点使得CQD体积太大而不能用于半导体电子器件中。

在过去的几年中，研究人员尝试了各种方法来简化将CQD集成到激光器中的方法，包括电化学方法或化学掺杂。这些方法需要在生产中使用苛刻的化学溶剂或无氧环境，因此仅限于实验室规模的实验。在“Science Advances”杂志上发表的一篇论文中，NTU的Steve Cuong Dang教授和博士生Yu Junhong合作展示了电场如何驱动CQD发射激光，该方法所需的能量仅是传统上驱动激光器所需的能量的一小部分。

胶体量子点在电场的激发下产生激光。

电场激发

NTU科学家在实验中将CQD嵌入两个电极之间，电极间的电场来控制和改变CQD内部的特性。通过操纵这些特性，科学家将发射激光所需的能量阈值降低了约10％，从而使CQD激光器的前景更加明朗。该阈值降低是研究人员首次使用电场而不是难以采用的电化学方法降低该阈值。对于许多光学和光电研究人员来说，能够制造出低成本，小尺寸，以多种颜色“电动”驱动的激光器是至关重要的优势。激光是医疗，安全和消费电子等各个行业的骨干技术，该研究对于激光电视的发展也至关重要。

“我们成功的实验使开发可电动泵浦的单材料全色激光器迈进了一步。这项成就最终将有可能将激光器用于消费类电子产品和物联网中的芯片集成系统。”电气与电子工程学院（EEE）的教授Dang说。

CQD的优势

胶体量子点可通过简单的液相化学合成实现轻松，经济地工业生产，并且可以通过改变粒径来改变和控制其光学和电子性能。胶体纳米材料因其低成本，可调节的发射颜色和高发射效率而吸引了激光制造商。但是，要使它们满足要求，目前需要快速，强烈和相干的光泵浦，而电泵浦则是缓慢，弱和不相干的。

Dang教授与他的合作者，来自Hilmi Volkan Demir和Assoc Wang Hong以及物理与数学科学学院的Sum Tze Chien教授的研究表明，施加电场会降低CQD的发射阈值，并可能导致可行电泵浦CQD激光器。

Demir 教授说：“激光研究的下一个重大挑战是开发纳米级激光并将其集成到片上光子器件和超灵敏传感器中。这将给现代社会带来重大影响，尤其是在数据和信息处理方面，这将推动第四次工业革命。实现这一目标将是新加坡工业第四次转型的一大进步。”该团队现在正在进一步研究如何在芯片上制造微型CQD激光器，并渴望与相关行业的伙伴合作，将技术发展为具有实际的应用。

以上的跨学科项目是由教育部，新加坡国家研究基金会（NRF）和科学，技术与研究局（A * STAR）资助的。

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