ເລເຊີນາໂນແມ່ນອຸປະກອນຈຸນລະພາກ ແລະ ນາໂນຊະນິດໜຶ່ງທີ່ເຮັດດ້ວຍວັດສະດຸນາໂນເຊັ່ນ: ເສັ້ນລວດນາໂນເປັນຕົວສະທ້ອນແສງ ແລະ ສາມາດປ່ອຍເລເຊີພາຍໃຕ້ການກະຕຸ້ນແສງ ຫຼື ການກະຕຸ້ນທາງໄຟຟ້າ. ຂະໜາດຂອງເລເຊີນີ້ມັກຈະມີພຽງແຕ່ຫຼາຍຮ້ອຍໄມຄຣອນ ຫຼື ແມ່ນແຕ່ຫຼາຍສິບໄມຄຣອນເທົ່ານັ້ນ, ແລະ ເສັ້ນຜ່າສູນກາງແມ່ນຂຶ້ນກັບລຳດັບນາໂນແມັດ, ເຊິ່ງເປັນສ່ວນສຳຄັນຂອງການສະແດງຟິມບາງໃນອະນາຄົດ, ທັດສະນະສາດປະສົມປະສານ ແລະ ຂົງເຂດອື່ນໆ.
ການຈັດປະເພດຂອງ nanolaser:
1. ເລເຊີເສັ້ນໄຍນາໂນ
ໃນປີ 2001, ນັກຄົ້ນຄວ້າທີ່ມະຫາວິທະຍາໄລຄາລິຟໍເນຍ, ເບີກລີ, ໃນສະຫະລັດອາເມລິກາ, ໄດ້ສ້າງເລເຊີທີ່ນ້ອຍທີ່ສຸດໃນໂລກ - ເຊັນໂນເລເຊີ - ເທິງສາຍ nanooptic ທີ່ມີຄວາມຍາວພຽງແຕ່ໜຶ່ງພັນສ່ວນຂອງຄວາມຍາວຂອງຜົມມະນຸດ. ເລເຊີນີ້ບໍ່ພຽງແຕ່ປ່ອຍເລເຊີ ultraviolet ເທົ່ານັ້ນ, ແຕ່ຍັງສາມາດປັບໃຫ້ປ່ອຍເລເຊີທີ່ມີຕັ້ງແຕ່ສີຟ້າຈົນເຖິງ ultraviolet ເລິກ. ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ໃຊ້ເຕັກນິກມາດຕະຖານທີ່ເອີ້ນວ່າ oriented epiphytation ເພື່ອສ້າງເລເຊີຈາກຜລຶກສັງກະສີອອກໄຊບໍລິສຸດ. ພວກເຂົາໄດ້ "เพาะเลี้ยง" ເສັ້ນລວດນາໂນ, ນັ້ນຄື, ສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໃນຊັ້ນຄຳທີ່ມີເສັ້ນຜ່າສູນກາງ 20nm ຫາ 150nm ແລະສາຍສັງກະສີອອກໄຊບໍລິສຸດຍາວ 10,000 nm. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ເມື່ອນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ກະຕຸ້ນຜລຶກສັງກະສີອອກໄຊບໍລິສຸດໃນເສັ້ນລວດນາໂນດ້ວຍເລເຊີອື່ນພາຍໃຕ້ເຮືອນແກ້ວ, ຜລຶກສັງກະສີອອກໄຊບໍລິສຸດໄດ້ປ່ອຍເລເຊີທີ່ມີຄວາມຍາວຄື້ນພຽງແຕ່ 17nm. ເຊັນໂນເລເຊີດັ່ງກ່າວໃນທີ່ສຸດສາມາດຖືກນຳໃຊ້ເພື່ອລະບຸສານເຄມີ ແລະ ປັບປຸງຄວາມສາມາດໃນການເກັບຮັກສາຂໍ້ມູນຂອງແຜ່ນຄອມພິວເຕີ ແລະ ຄອມພິວເຕີໂຟໂຕນິກ.
2. ເລເຊີແສງອັນຕຣາໄວໂອເລັດ
ຫຼັງຈາກການມາເຖິງຂອງເລເຊີຂະໜາດນ້ອຍ, ເລເຊີຂະໜາດນ້ອຍ, ເລເຊີຂະໜາດນ້ອຍວົງແຫວນຂະໜາດນ້ອຍ, ແລະ ເລເຊີຂະໜາດນ້ອຍ quantum avalanche, ນັກເຄມີ Yang Peidong ແລະ ເພື່ອນຮ່ວມງານຂອງລາວທີ່ມະຫາວິທະຍາໄລຄາລິຟໍເນຍ, Berkeley, ໄດ້ສ້າງເລເຊີຂະໜາດນ້ອຍໃນອຸນຫະພູມຫ້ອງ. ເລເຊີຂະໜາດນ້ອຍສັງກະສີອອກໄຊນີ້ສາມາດປ່ອຍເລເຊີທີ່ມີຄວາມກວ້າງຂອງເສັ້ນໜ້ອຍກວ່າ 0.3 nm ແລະ ຄວາມຍາວຄື້ນ 385 nm ພາຍໃຕ້ການກະຕຸ້ນແສງ, ເຊິ່ງຖືວ່າເປັນເລເຊີທີ່ນ້ອຍທີ່ສຸດໃນໂລກ ແລະ ເປັນໜຶ່ງໃນອຸປະກອນທີ່ໃຊ້ໄດ້ຈິງທຳອິດທີ່ຜະລິດໂດຍໃຊ້ເທັກໂນໂລຢີນາໂນ. ໃນໄລຍະເບື້ອງຕົ້ນຂອງການພັດທະນາ, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ຄາດຄະເນວ່າເລເຊີຂະໜາດນ້ອຍ ZnO ນີ້ງ່າຍຕໍ່ການຜະລິດ, ຄວາມສະຫວ່າງສູງ, ຂະໜາດນ້ອຍ, ແລະ ປະສິດທິພາບເທົ່າກັບ ຫຼື ດີກວ່າເລເຊີສີຟ້າ GaN. ເນື່ອງຈາກຄວາມສາມາດໃນການສ້າງອາເຣເສັ້ນໃຍນາໂນທີ່ມີຄວາມໜາແໜ້ນສູງ, ເລເຊີຂະໜາດນ້ອຍ ZnO ສາມາດເຂົ້າສູ່ແອັບພລິເຄຊັນຫຼາຍຢ່າງທີ່ບໍ່ສາມາດເຮັດໄດ້ດ້ວຍອຸປະກອນ GaAs ໃນປະຈຸບັນ. ເພື່ອປູກເລເຊີດັ່ງກ່າວ, ເສັ້ນໃຍນາໂນ ZnO ຖືກສັງເຄາະໂດຍວິທີການຂົນສົ່ງອາຍແກັສເຊິ່ງກະຕຸ້ນການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກ epitaxial. ກ່ອນອື່ນໝົດ, ຊັ້ນໃຕ້ດິນຊາຍໄພລິນຖືກເຄືອບດ້ວຍຊັ້ນຟິມຄຳໜາ 1 nm ~ 3.5 nm, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນວາງມັນໃສ່ເຮືອອາລູມິນາ, ວັດສະດຸ ແລະ ຊັ້ນໃຕ້ດິນຖືກໃຫ້ຄວາມຮ້ອນເຖິງ 880 ° C ~ 905 ° C ໃນກະແສແອມໂມເນຍເພື່ອຜະລິດໄອນ້ຳ Zn, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນໄອນ້ຳ Zn ຈະຖືກຂົນສົ່ງໄປຫາຊັ້ນໃຕ້ດິນຊາຍ. ເສັ້ນລວດນາໂນຂະໜາດ 2μm ~ 10 μm ທີ່ມີພື້ນທີ່ຕັດຂວາງຮູບຫົກຫຼ່ຽມໄດ້ຖືກສ້າງຂຶ້ນໃນຂະບວນການເຕີບໃຫຍ່ຂອງ 2 ນາທີ ~ 10 ນາທີ. ນັກຄົ້ນຄວ້າພົບວ່າເສັ້ນລວດນາໂນ ZnO ປະກອບເປັນຊ່ອງເລເຊີທຳມະຊາດທີ່ມີເສັ້ນຜ່າສູນກາງ 20 nm ຫາ 150 nm, ແລະສ່ວນໃຫຍ່ (95%) ຂອງເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງມັນແມ່ນ 70 nm ຫາ 100 nm. ເພື່ອສຶກສາການປ່ອຍອາຍພິດທີ່ຖືກກະຕຸ້ນຂອງເສັ້ນລວດນາໂນ, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ສູບຕົວຢ່າງດ້ວຍແສງໃນເຮືອນແກ້ວດ້ວຍຜົນຜະລິດຮາໂມນິກທີສີ່ຂອງເລເຊີ Nd:YAG (ຄວາມຍາວຄື້ນ 266 nm, ຄວາມກວ້າງຂອງກຳມະຈອນ 3ns). ໃນລະຫວ່າງການວິວັດທະນາການຂອງສະເປກຕຣຳການປ່ອຍອາຍພິດ, ແສງຈະຖືກຫຼຸດລົງດ້ວຍການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງພະລັງງານປ້ຳ. ເມື່ອການສະທ້ອນແສງເກີນຂອບເຂດຂອງເສັ້ນລວດນາໂນ ZnO (ປະມານ 40kW/cm), ຈຸດສູງສຸດຈະປາກົດຢູ່ໃນສະເປກຕຣຳການປ່ອຍແສງ. ຄວາມກວ້າງຂອງເສັ້ນຂອງຈຸດສູງສຸດເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນໜ້ອຍກວ່າ 0.3nm, ເຊິ່ງໜ້ອຍກວ່າ 1/50 ຂອງຄວາມກວ້າງຂອງເສັ້ນຈາກຈຸດສູງສຸດຂອງການປ່ອຍແສງທີ່ຢູ່ລຸ່ມຂອບເຂດ. ຄວາມກວ້າງຂອງເສັ້ນທີ່ແຄບເຫຼົ່ານີ້ ແລະ ການເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງໄວວາຂອງຄວາມເຂັ້ມຂອງການປ່ອຍແສງເຮັດໃຫ້ນັກຄົ້ນຄວ້າສະຫຼຸບໄດ້ວ່າການປ່ອຍແສງທີ່ຖືກກະຕຸ້ນເກີດຂຶ້ນແທ້ໃນເສັ້ນລວດນາໂນເຫຼົ່ານີ້. ດັ່ງນັ້ນ, ແຖວເສັ້ນລວດນາໂນນີ້ສາມາດເຮັດໜ້າທີ່ເປັນຕົວສະທ້ອນແສງທຳມະຊາດ ແລະ ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງກາຍເປັນແຫຼ່ງເລເຊີຈຸລະພາກທີ່ເໝາະສົມ. ນັກຄົ້ນຄວ້າເຊື່ອວ່າເລເຊີນາໂນຄວາມຍາວຄື່ນສັ້ນນີ້ສາມາດນຳໃຊ້ໃນຂົງເຂດການຄຳນວນທາງແສງ, ການເກັບຮັກສາຂໍ້ມູນ ແລະ ການວິເຄາະນາໂນ.
3. ເລເຊີ Quantum well
ກ່ອນ ແລະ ຫຼັງປີ 2010, ຄວາມກວ້າງຂອງເສັ້ນທີ່ແກະສະຫຼັກຢູ່ເທິງຊິບເຄິ່ງຕົວນຳຈະຮອດ 100 nm ຫຼືໜ້ອຍກວ່າ, ແລະ ຈະມີພຽງບໍ່ເທົ່າໃດເອເລັກຕຣອນທີ່ເຄື່ອນທີ່ຢູ່ໃນວົງຈອນ, ແລະ ການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງ ແລະ ຫຼຸດລົງຂອງເອເລັກຕຣອນຈະມີຜົນກະທົບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຕໍ່ການເຮັດວຽກຂອງວົງຈອນ. ເພື່ອແກ້ໄຂບັນຫານີ້, ເລເຊີ quantum well ໄດ້ເກີດຂຶ້ນ. ໃນກົນຈັກ quantum, ສະໜາມທີ່ມີທ່າແຮງທີ່ຈຳກັດການເຄື່ອນທີ່ຂອງເອເລັກຕຣອນ ແລະ ຄິດໄລ່ປະລິມານຂອງພວກມັນເອີ້ນວ່າ quantum well. ຂໍ້ຈຳກັດ quantum ນີ້ຖືກໃຊ້ເພື່ອສ້າງລະດັບພະລັງງານ quantum ໃນຊັ້ນທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວຂອງເລເຊີເຄິ່ງຕົວນຳ, ດັ່ງນັ້ນການຫັນປ່ຽນທາງອີເລັກໂຕຣນິກລະຫວ່າງລະດັບພະລັງງານຈະຄອບງຳລັງສີທີ່ກະຕຸ້ນຂອງເລເຊີ, ເຊິ່ງເປັນເລເຊີ quantum well. ມີເລເຊີ quantum well ສອງປະເພດຄື: ເລເຊີເສັ້ນ quantum ແລະ ເລເຊີຈຸດ quantum.
① ເລເຊີເສັ້ນຄວອນຕຳ
ນັກວິທະຍາສາດໄດ້ພັດທະນາເລເຊີສາຍຄວອນຕຳທີ່ມີພະລັງຫຼາຍກວ່າເລເຊີແບບດັ້ງເດີມເຖິງ 1,000 ເທົ່າ, ເຊິ່ງເປັນບາດກ້າວອັນໃຫຍ່ຫຼວງໄປສູ່ການສ້າງຄອມພິວເຕີ ແລະ ອຸປະກອນສື່ສານທີ່ໄວຂຶ້ນ. ເລເຊີດັ່ງກ່າວ, ເຊິ່ງສາມາດເພີ່ມຄວາມໄວຂອງສຽງ, ວິດີໂອ, ອິນເຕີເນັດ ແລະ ຮູບແບບອື່ນໆຂອງການສື່ສານຜ່ານເຄືອຂ່າຍເສັ້ນໄຍແກ້ວນຳແສງ, ໄດ້ຖືກພັດທະນາໂດຍນັກວິທະຍາສາດທີ່ມະຫາວິທະຍາໄລ Yale, Lucent Technologies Bell LABS ໃນລັດ New Jersey ແລະ ສະຖາບັນຟີຊິກ Max Planck ໃນ Dresden, ປະເທດເຢຍລະມັນ. ເລເຊີພະລັງງານສູງເຫຼົ່ານີ້ຈະຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຕ້ອງການສຳລັບເຄື່ອງສົ່ງສັນຍານທີ່ມີລາຄາແພງ, ເຊິ່ງຖືກຕິດຕັ້ງທຸກໆ 80 ກິໂລແມັດ (50 ໄມລ໌) ຕາມສາຍການສື່ສານ, ເຊິ່ງຜະລິດຄື້ນເລເຊີທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມໜ້ອຍລົງເມື່ອພວກມັນເດີນທາງຜ່ານເສັ້ນໄຍ (ເຄື່ອງສົ່ງສັນຍານ).
ເວລາໂພສ: ວັນທີ 15 ມິຖຸນາ 2023