'S e seòrsa de inneal meanbh is nano a th' ann an nanolasair a tha air a dhèanamh de nano-stuthan leithid uèir nanò mar ath-fhuaimneadair agus as urrainn laser a leigeil a-mach fo bhrosnachadh dhealbhan no brosnachadh dealain. Gu tric chan eil meud an laser seo ach ceudan de mhicro-nan no eadhon deichean de mhicro-nan, agus tha an trast-thomhas suas ri òrdugh nanometer, a tha na phàirt chudromach de thaisbeanadh film tana san àm ri teachd, optaig amalaichte agus raointean eile.
Seòrsachadh nano-lasair:
1. Leusair nanowire
Ann an 2001, chruthaich luchd-rannsachaidh aig Oilthigh Chalifornia, Berkeley, anns na Stàitean Aonaichte, an leusair as lugha san t-saoghal – nanolasairean – air uèir nanooptigeach nach eil ach mìleamh cuid de dh’fhaid falt daonna. Chan e a-mhàin gu bheil an leusair seo a’ leigeil a-mach leusairean ultraviolet, ach faodar a thionndadh cuideachd gus leusairean a leigeil a-mach a’ dol bho ghorm gu ultraviolet domhainn. Chleachd an luchd-rannsachaidh dòigh àbhaisteach ris an canar epiphytation stiùirichte gus an leusair a chruthachadh bho chriostalan sinc ocsaid fìor-ghlan. An toiseach, “chultaraich” iad uèirichean nano, is e sin, air an cruthachadh air sreath òir le trast-thomhas de 20nm gu 150nm agus fad uèirichean sinc ocsaid fìor-ghlan 10,000 nm. An uairsin, nuair a chuir an luchd-rannsachaidh na criostalan sinc ocsaid fìor-ghlan an gnìomh anns na nano-uèirichean le leusair eile fon taigh-glainne, leig na criostalan sinc ocsaid fìor-ghlan leusair a-mach le tonn-fhaid de dìreach 17nm. Dh’ fhaodadh na nanolasairean sin a bhith air an cleachdadh mu dheireadh gus ceimigean aithneachadh agus comas stòraidh fiosrachaidh diosgan coimpiutair agus coimpiutairean fotonach a leasachadh.
2. Nano-lasair ultraviolet
Às dèidh teachd meanbh-lasairean, lasairean meanbh-diosc, lasairean meanbh-fhàinne, agus lasairean maoim-sneachda cuantamach, rinn an ceimigear Yang Peidong agus a cho-obraichean aig Oilthigh Chalifornia, Berkeley, nanolasairean aig teòthachd an t-seòmair. Faodaidh an nanolasair sinc ocsaid seo laser a leigeil a-mach le leud-loidhne nas lugha na 0.3nm agus tonn-fhaid de 385nm fo bhrosnachadh solais, a thathas den bheachd gur e an laser as lugha san t-saoghal agus aon de na ciad innealan practaigeach a chaidh a dhèanamh a’ cleachdadh nanoteicneòlas. Anns a’ chiad ìre den leasachadh, rinn an luchd-rannsachaidh ro-innse gu bheil an nanolasair ZnO seo furasta a dhèanamh, soilleireachd àrd, meud beag, agus gu bheil an coileanadh co-ionann no eadhon nas fheàrr na lasers gorm GaN. Air sgàth a’ chomas sreathan nanoweir àrd-dùmhlachd a dhèanamh, faodaidh nanolasairean ZnO a dhol a-steach do iomadh tagradh nach eil comasach le innealan GaAs an latha an-diugh. Gus na lasers sin fhàs, tha nanoweir ZnO air a cho-chur le dòigh còmhdhail gas a bhios a’ catalachadh fàs criostail epitaxial. An toiseach, tha an t-substrate sapphire còmhdaichte le sreath de fhilm òir 1 nm ~ 3.5nm de thighead, agus an uairsin ga chur air bàta alumina, tha an stuth agus an t-substrate air an teasachadh gu 880 ° C ~ 905 ° C anns an t-sruthadh ammonia gus smùid Zn a thoirt gu buil, agus an uairsin tha an smùid Zn air a ghiùlan chun an t-substrate. Chaidh nano-uèirichean de 2μm ~ 10μm le farsaingeachd thar-roinneil sia-thaobhach a chruthachadh anns a’ phròiseas fàis de 2min ~ 10min. Fhuair an luchd-rannsachaidh a-mach gu bheil nano-uèir ZnO a’ cruthachadh cuas laser nàdarra le trast-thomhas de 20nm gu 150nm, agus tha a’ mhòr-chuid (95%) den trast-thomhas aige 70nm gu 100nm. Gus sgrùdadh a dhèanamh air sgaoileadh brosnaichte nan nano-uèirichean, phump an luchd-rannsachaidh an sampall gu optigeach ann an taigh-glainne leis a’ cheathramh toradh harmonic de laser Nd: YAG (tonn-fhaid 266nm, leud cuisle 3ns). Rè mean-fhàs an speactram sgaoilidh, tha an solas air a lasadh le àrdachadh cumhachd pumpa. Nuair a thèid an lasadh thairis air stairsneach uèir nano ZnO (mu 40kW/cm), nochdaidh am puing as àirde anns an speactram sgaoilidh. Tha leud loidhne nam puingean as àirde seo nas lugha na 0.3nm, a tha còrr is 1/50 nas lugha na leud na loidhne bhon mhullach sgaoilidh fon stairsneach. Thug na leudan loidhne cumhang seo agus na h-àrdachaidhean luath ann an dian sgaoilidh air na luchd-rannsachaidh a cho-dhùnadh gu bheil sgaoileadh brosnaichte a’ tachairt anns na uèirichean nano seo. Mar sin, faodaidh an sreath uèirichean nano seo a bhith na ath-fhuaimneadair nàdarrach agus mar sin a bhith na thùs micro-laser air leth freagarrach. Tha na luchd-rannsachaidh den bheachd gum faodar an nano-laser tonn-ghoirid seo a chleachdadh ann an raointean coimpiutaireachd optigeach, stòradh fiosrachaidh agus nano-anailisiche.
3. Lasairean tobar cuantamach
Ro agus às dèidh 2010, ruigidh leud na loidhne a tha air a ghreanadh air a’ chip leth-chonnsachaidh 100nm no nas lugha, agus cha bhi ach beagan dealanan a’ gluasad anns a’ chuairt, agus bidh buaidh mhòr aig àrdachadh is lùghdachadh dealan air obrachadh na cuairte. Gus an duilgheadas seo fhuasgladh, rugadh leusairean tobar cuantamach. Ann am meacanaig cuantamach, canar tobar cuantamach ri raon comasach a chuireas bacadh air gluasad dealanan agus a nì tomhas orra. Tha an cuingealachadh cuantamach seo air a chleachdadh gus ìrean lùtha cuantamach a chruthachadh anns an t-sreath ghnìomhach den leusair leth-chonnsachaidh, gus am bi an gluasad dealanach eadar na h-ìrean lùtha a’ faighinn làmh an uachdair air rèididheachd brosnachail an leusair, is e sin leusair tobar cuantamach. Tha dà sheòrsa de leusairean tobar cuantamach ann: leusairean loidhne cuantamach agus leusairean dotagan cuantamach.
① Leusair loidhne cuantamach
Tha luchd-saidheans air leusairean uèir cuantamach a leasachadh a tha 1,000 uair nas cumhachdaiche na leusairean traidiseanta, a’ gabhail ceum mòr a dh’ionnsaigh coimpiutairean agus innealan conaltraidh nas luaithe a chruthachadh. Chaidh an leusair, a dh’ fhaodas astar claisneachd, bhidio, an eadar-lìn agus cruthan conaltraidh eile a mheudachadh thairis air lìonraidhean snàithleach-optaigeach, a leasachadh le luchd-saidheans aig Oilthigh Yale, Lucent Technologies Bell LABS ann an New Jersey agus Institiud Max Planck airson Fiosaigs ann an Dresden, a’ Ghearmailt. Lùghdaicheadh na leusairean nas cumhachdaiche seo an fheum air Ath-chraoladairean daor, a thèid a stàladh gach 80km (50 mìle) air feadh na loidhne conaltraidh, a-rithist a’ toirt a-mach cuislean leusair nach eil cho dian fhad ‘s a bhios iad a’ siubhal tron fhrithleach (Ath-chraoladairean).
Àm puist: Ògmhios-15-2023