フォトニクス：コロイド量子ドットからの電気的に駆動された自然放射増幅光

コロイド量子ドット（QD）は、溶液プロセスで作製可能なレーザーダイオードを実現する魅力的な材料であり、そうしたダイオードは、サイズによって制御される発光波長、低い光学利得しきい値、フォトニクス回路や電子回路との集積のしやすさという利点が得られる可能性がある。しかし、そうしたデバイスの実装は、利得活性マルチキャリア状態のオージェ再結合が高速に起こること、高電流密度におけるQD膜の安定性が低いこと、薄いエレクトロルミネッセントQD層と光学損失の大きな電荷伝導層を組み合わせた複雑なデバイス積層において正味の光学利得を得ることが難しいことによって阻まれてきた。今回我々は、こうした課題を解決し、電気的に励起されたコロイドQDからの自然放射増幅光（ASE）を実現した。今回開発されたデバイスでは、オージェ再結合が抑制された小型の連続的組成傾斜型QDが用いられており、このQDが高電流密度パルス電荷注入構造に組み込まれ、この構造に低損失フォトニック導波路が付け足されている。こうしたコロイドQD ASEダイオードは、強い広帯域光学利得を示し、瞬時出力が最高で170 μWの明るいエッジ発光を実証している。

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