ດ້ວຍຄວາມກ້າວຫນ້າຢ່າງໄວວາຂອງເຕັກໂນໂລຢີ optoelectronic, lasers semiconductor ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນດ້ານຕ່າງໆເຊັ່ນ: ໂທລະຄົມ, ຢາ, ການປຸງແຕ່ງອຸດສາຫະກໍາ, ແລະ LiDAR, ຍ້ອນປະສິດທິພາບສູງ, ຂະຫນາດກະທັດລັດ, ແລະຄວາມງ່າຍຂອງການ modulation. ຫຼັກໆຂອງເທັກໂນໂລຍີນີ້ແມ່ນສື່ການໄດ້ຮັບ, ເຊິ່ງມີບົດບາດສຳຄັນແທ້ໆ. ມັນເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນ“ແຫຼ່ງພະລັງງານ”ທີ່ເຮັດໃຫ້ການປ່ອຍອາຍພິດກະຕຸ້ນແລະການຜະລິດ laser, ກໍານົດ laser ໄດ້'s ປະສິດທິພາບ, wavelength, ແລະທ່າແຮງຂອງຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ.
1. ລາຍຮັບປານກາງແມ່ນຫຍັງ?
ດັ່ງທີ່ຊື່ແນະນໍາ, ຂະຫນາດກາງທີ່ໄດ້ຮັບແມ່ນອຸປະກອນທີ່ສະຫນອງການຂະຫຍາຍ optical. ໃນເວລາທີ່ຕື່ນເຕັ້ນໂດຍແຫຼ່ງພະລັງງານພາຍນອກ (ເຊັ່ນ: ການສີດໄຟຟ້າຫຼືການສູບ optical), ມັນຂະຫຍາຍແສງເຫດການໂດຍຜ່ານກົນໄກຂອງການປ່ອຍອາຍພິດກະຕຸ້ນ, ນໍາໄປສູ່ການອອກ laser.
ໃນເລເຊີ semiconductor, ຂະຫນາດກາງທີ່ໄດ້ຮັບແມ່ນປົກກະຕິແລ້ວປະກອບດ້ວຍພາກພື້ນທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວຢູ່ທີ່ຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ PN, ເຊິ່ງອົງປະກອບຂອງວັດສະດຸ, ໂຄງສ້າງ, ແລະວິທີການ doping ມີຜົນກະທົບໂດຍກົງຕໍ່ຕົວກໍານົດການທີ່ສໍາຄັນເຊັ່ນ: ຂອບເຂດປະຈຸບັນ, ຄວາມຍາວຂອງການປ່ອຍອາຍພິດ, ປະສິດທິພາບ, ແລະຄຸນລັກສະນະຄວາມຮ້ອນ.
2. ວັດສະດຸທີ່ໄດ້ຮັບທົ່ວໄປໃນເລເຊີ Semiconductor
III-V ປະສົມ semiconductors ແມ່ນອຸປະກອນການໄດ້ຮັບການນໍາໃຊ້ຫຼາຍທີ່ສຸດ. ຕົວຢ່າງທົ່ວໄປລວມມີ:
①GaAs (Gallium Arsenide)
ເຫມາະສໍາລັບ lasers emitting ໃນ 850 ໄດ້–ລະດັບ 980 nm, ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນການສື່ສານ optical ແລະການພິມເລເຊີ.
②InP (Indium Phosphide)
ໃຊ້ສໍາລັບການປ່ອຍອາຍພິດໃນແຖບ 1.3 µm ແລະ 1.55 µm, ສໍາຄັນສໍາລັບການສື່ສານໃຍແກ້ວນໍາແສງ.
③InGaAsP / AlGaAs / InGaN
ອົງປະກອບຂອງພວກມັນສາມາດປັບໄດ້ເພື່ອບັນລຸຄວາມຍາວຄື່ນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ເປັນພື້ນຖານສໍາລັບການອອກແບບເລເຊີທີ່ສາມາດປັບໄດ້.
ວັດສະດຸເຫຼົ່ານີ້ປົກກະຕິແລ້ວມີລັກສະນະໂຄງສ້າງ bandgap ໂດຍກົງ, ເຮັດໃຫ້ມັນມີປະສິດທິພາບສູງໃນການປະສົມຮູ electron ກັບການປ່ອຍອາຍພິດ photon, ເຫມາະສົມສໍາລັບການນໍາໃຊ້ໃນ semiconductor laser ໄດ້ຂະຫນາດກາງ.
3. ການວິວັດທະນາການຂອງໂຄງສ້າງການໄດ້ຮັບ
ໃນຂະນະທີ່ເຕັກໂນໂລຢີການຜະລິດມີຄວາມກ້າວຫນ້າ, ໂຄງສ້າງທີ່ໄດ້ຮັບໃນເລເຊີ semiconductor ໄດ້ພັດທະນາຈາກ homojunctions ຕົ້ນໄປສູ່ heterojunctions, ແລະຕໍ່ໄປເຖິງການກໍານົດລະດັບ quantum ທີ່ດີແລະ quantum dot.
①Heterojunction ໄດ້ຮັບຂະຫນາດກາງ
ໂດຍການລວມເອົາວັດສະດຸ semiconductor ກັບ bandgaps ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ຜູ້ໃຫ້ບໍລິການແລະ photons ສາມາດຖືກຈໍາກັດຢ່າງມີປະສິດທິພາບໃນພາກພື້ນທີ່ກໍານົດ, ເພີ່ມປະສິດທິພາບການໄດ້ຮັບແລະການຫຼຸດຜ່ອນຂອບເຂດໃນປະຈຸບັນ.
②ໂຄງສ້າງດີ Quantum
ໂດຍການຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຫນາຂອງພາກພື້ນທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວໄປສູ່ຂະຫນາດ nanometer, ເອເລັກໂຕຣນິກຖືກຈໍາກັດຢູ່ໃນສອງມິຕິ, ເພີ່ມປະສິດທິພາບການປະສົມຮັງສີຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ອັນນີ້ສົ່ງຜົນໃຫ້ເລເຊີທີ່ມີກະແສໄຟຟ້າຕໍ່າກວ່າ ແລະ ສະຖຽນລະພາບຄວາມຮ້ອນທີ່ດີກວ່າ.
③ໂຄງສ້າງ Quantum Dot
ການນໍາໃຊ້ເຕັກນິກການປະກອບຕົນເອງ, ໂຄງສ້າງ nano ມິຕິລະດັບສູນໄດ້ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນ, ສະຫນອງການແຜ່ກະຈາຍລະດັບພະລັງງານແຫຼມ. ໂຄງສ້າງເຫຼົ່ານີ້ສະເຫນີຄຸນລັກສະນະການເພີ່ມຄວາມຫມັ້ນຄົງແລະຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຄວາມຍາວຄື້ນ, ເຮັດໃຫ້ພວກມັນເປັນຈຸດສູນກາງການຄົ້ນຄວ້າສໍາລັບເລເຊີ semiconductor ປະສິດທິພາບສູງຮຸ່ນຕໍ່ໄປ.
4. ສິ່ງທີ່ໄດ້ຮັບຄ່າປານກາງກໍານົດ?
①ຄວາມຍາວຄື້ນການປ່ອຍອາຍພິດ
bandgap ຂອງອຸປະກອນການກໍານົດ laser ໄດ້'s wavelength. ຕົວຢ່າງ, InGaAs ແມ່ນເຫມາະສົມສໍາລັບ lasers ໃກ້ກັບອິນຟາເລດ, ໃນຂະນະທີ່ InGaN ຖືກນໍາໃຊ້ສໍາລັບ lasers ສີຟ້າຫຼື violet.
②ປະສິດທິພາບ & ພະລັງງານ
ການເຄື່ອນທີ່ຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການ ແລະອັດຕາການປະສົມກັນໃໝ່ທີ່ບໍ່ແມ່ນລັງສີສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ປະສິດທິພາບການແປງແສງເປັນໄຟຟ້າ.
③ປະສິດທິພາບຄວາມຮ້ອນ
ວັດສະດຸທີ່ແຕກຕ່າງກັນຕອບສະຫນອງຕໍ່ການປ່ຽນແປງຂອງອຸນຫະພູມໃນລັກສະນະຕ່າງໆ, ມີອິດທິພົນຕໍ່ຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືຂອງເລເຊີໃນສະພາບແວດລ້ອມອຸດສາຫະກໍາແລະການທະຫານ.
④ການໂຕ້ຕອບແບບໂມດູນ
ຂະຫນາດກາງໄດ້ຮັບອິດທິພົນຕໍ່ເລເຊີ's ຄວາມໄວຂອງການຕອບສະຫນອງ, ເຊິ່ງເປັນສິ່ງສໍາຄັນໃນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກການສື່ສານຄວາມໄວສູງ.
5. ບົດສະຫຼຸບ
ໃນໂຄງສ້າງທີ່ສັບສົນຂອງເລເຊີ semiconductor, ຂະຫນາດກາງທີ່ໄດ້ຮັບແມ່ນ "ຫົວໃຈ" ຂອງມັນແທ້ໆ.—ບໍ່ພຽງແຕ່ຮັບຜິດຊອບສໍາລັບການຜະລິດ laser ໄດ້, ແຕ່ຍັງມີອິດທິພົນຂອງຊີວິດຂອງຕົນ, ຄວາມຫມັ້ນຄົງ, ແລະສະຖານະການການນໍາໃຊ້. ຈາກການຄັດເລືອກວັດສະດຸຈົນເຖິງການອອກແບບໂຄງສ້າງ, ຈາກການປະຕິບັດ macroscopic ເຖິງກົນໄກການກ້ອງຈຸລະທັດ, ທຸກໆການບຸກທະລຸຂອງສື່ກາງແມ່ນການຂັບລົດເທກໂນໂລຍີເລເຊີໄປສູ່ການປະຕິບັດທີ່ໃຫຍ່ກວ່າ, ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ກວ້າງຂວາງ, ແລະການຂຸດຄົ້ນເລິກກວ່າ.
ດ້ວຍຄວາມກ້າວຫນ້າຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງໃນວິທະຍາສາດວັດສະດຸແລະເຕັກໂນໂລຢີ nano-fabrication, ຂະຫນາດກາງທີ່ໄດ້ຮັບໃນອະນາຄົດຄາດວ່າຈະນໍາເອົາຄວາມສະຫວ່າງທີ່ສູງຂຶ້ນ, ການຄຸ້ມຄອງຄວາມຍາວຂອງຄື້ນທີ່ກວ້າງຂຶ້ນ, ແລະການແກ້ໄຂເລເຊີທີ່ສະຫລາດກວ່າ.—unlocking ຄວາມເປັນໄປໄດ້ຫຼາຍສໍາລັບວິທະຍາສາດ, ອຸດສາຫະກໍາ, ແລະສັງຄົມ.
ເວລາປະກາດ: 17-07-2025