နာနိုလေဆာများ၏ အယူအဆနှင့် အမျိုးအစားခွဲခြားမှု

Nanolaser သည် resonator အဖြစ် nanowire ကဲ့သို့သော nanomaterials ဖြင့်ပြုလုပ်ထားသည့် micro နှင့် nano device တစ်မျိုးဖြစ်ပြီး photoexcitation သို့မဟုတ် electro excitation အောက်တွင် လေဆာထုတ်လွှတ်နိုင်သည်။ ဤလေဆာ၏အရွယ်အစားသည် ရာနှင့်ချီသော microns သို့မဟုတ် ဆယ်ဂဏန်းမျှသာရှိပြီး အချင်းသည် အနာဂတ်ပါးလွှာသောရုပ်ရှင်ပြသမှု၊ ပေါင်းစည်းထားသော optics နှင့် အခြားနယ်ပယ်များ၏ အရေးကြီးသောအစိတ်အပိုင်းဖြစ်သည့် နာနိုမီတာအစီအစဥ်အထိဖြစ်သည်။

နာနိုဆာ အမျိုးအစား ခွဲခြားခြင်း

1. Nanowire လေဆာ

2001 ခုနှစ်တွင် အမေရိကန်နိုင်ငံ၊ Berkeley ကယ်လီဖိုးနီးယားတက္ကသိုလ်မှ သုတေသီများသည် လူသားဆံပင်အရှည် တစ်ထောင်မျှသာရှိသော နာနိုရောင်ဝါယာကြိုးပေါ်တွင် ကမ္ဘာ့အသေးဆုံး လေဆာ- နာနိုလာဆာများကို ဖန်တီးခဲ့သည်။ ဤလေဆာသည် ခရမ်းလွန်ရောင်ခြည်ကို ထုတ်လွှတ်ရုံသာမက အပြာရောင်မှ နက်ရှိုင်းသော ခရမ်းလွန်ရောင်ခြည်အထိ လေဆာများကို ထုတ်လွှတ်ရန် ချိန်ညှိနိုင်သည်။ သုတေသီများသည် သန့်စင်သော ဇင့်အောက်ဆိုဒ် ပုံဆောင်ခဲများမှ လေဆာရောင်ခြည်ကို ဖန်တီးရန် oriented epiphytation ဟုခေါ်သော စံနည်းပညာကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ ၎င်းတို့သည် အချင်း 20nm မှ 150nm နှင့် အရှည် 10,000 nm ရှိ သန့်စင်သော ဇင့်အောက်ဆိုဒ်ဝိုင်ယာများ ရှိသည့် ရွှေအလွှာပေါ်တွင် ပထမဆုံး “ယဉ်ကျေး” သော nanowires များဖြစ်သည်။ ထို့နောက် သုတေသီများသည် ဖန်လုံအိမ်အောက်ရှိ အခြားလေဆာဖြင့် nanowires အတွင်းရှိ သန့်စင်သော ဇင့်အောက်ဆိုဒ်ပုံဆောင်ခဲများကို အသက်သွင်းသောအခါ၊ သန့်စင်သော zinc oxide crystals များသည် လှိုင်းအလျား 17nm သာရှိသော လေဆာကို ထုတ်လွှတ်သည်။ ထိုကဲ့သို့သော နာနိုလေဆာများကို နောက်ဆုံးတွင် ဓာတုပစ္စည်းများကို ဖော်ထုတ်ရန်နှင့် ကွန်ပြူတာဒစ်များနှင့် ဓာတ်ပုံနစ်ကွန်ပြူတာများ၏ အချက်အလက်သိုလှောင်မှုစွမ်းရည်ကို မြှင့်တင်ရန် အသုံးပြုနိုင်သည်။

2. ခရမ်းလွန်ရောင်ခြည် နာနိုဆာ

မိုက်ခရိုလေဆာများ၊ မိုက်ခရိုဒစ်လေဆာများ၊ မိုက်ခရိုလက်စွပ်လေဆာများနှင့် ကွမ်တမ်မိုးပျံလေဆာများ ထွန်းကားလာပြီးနောက်၊ ဓာတုဗေဒပညာရှင် Yang Peidong နှင့် သူ၏လုပ်ဖော်ကိုင်ဖက်များသည် ကယ်လီဖိုးနီးယားပြည်နယ်၊ ဘာကလေတက္ကသိုလ်မှ အခန်းအပူချိန် နာနိုလာဆာများကို ပြုလုပ်ခဲ့ကြသည်။ ဤဇင့်အောက်ဆိုဒ် နာနိုဆာသည် 0.3nm ထက်နည်းသော မျဉ်းကြောင်းအကျယ်ရှိသော လေဆာကို ထုတ်လွှတ်နိုင်ပြီး အလင်းလှုံ့ဆော်မှုအောက်တွင် 385nm လှိုင်းအလျားကို ကမ္ဘာပေါ်တွင် အသေးငယ်ဆုံး လေဆာအဖြစ် သတ်မှတ်ပြီး နာနိုနည်းပညာကို အသုံးပြု၍ ပထမဆုံး လက်တွေ့ကျသော ကိရိယာများထဲမှ တစ်ခုဖြစ်သည်။ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှု၏ ကနဦးအဆင့်တွင်၊ ဤ ZnO နာနိုဆာသည် ထုတ်လုပ်ရန် လွယ်ကူသည်၊ တောက်ပမှု၊ သေးငယ်သော အရွယ်အစားနှင့် စွမ်းဆောင်ရည်သည် GaN အပြာရောင်လေဆာများထက်ပင် ပိုကောင်းသည်ဟု သုတေသီများက ခန့်မှန်းခဲ့သည်။ High-density nanowire arrays များကို ပြုလုပ်နိုင်ခြင်းကြောင့် ZnO နာနိုလာဆာများသည် ယနေ့ GaAs စက်များတွင် မဖြစ်နိုင်သော အပလီကေးရှင်းများစွာကို ထည့်သွင်းနိုင်သည်။ ထိုလေဆာများကို ကြီးထွားစေရန်အတွက် ZnO nanowire ကို ဓာတ်ငွေ့ သယ်ယူပို့ဆောင်ရေးနည်းလမ်းဖြင့် ပေါင်းစပ်ပြီး epitaxial crystal ကြီးထွားမှုကို လှုံ့ဆော်ပေးသည်။ ပထမဦးစွာ၊ နီလာအလွှာကို 1 nm ~ 3.5nm အထူရွှေဖလင်အလွှာဖြင့် ဖုံးအုပ်ထားပြီး၊ ထို့နောက် အလူမီနာလှေပေါ်တွင် တင်ထားကာ ပစ္စည်းနှင့် အမိုးနီးယားကို ထုတ်လုပ်ရန်အတွက် အမိုးနီးယားစီးဆင်းမှုတွင် 880°C ~ 905°C အထိ အပူပေးသည်။ Zn ရေနွေးငွေ့၊ ထို့နောက် Zn ရေနွေးငွေ့ကို အလွှာသို့ ပို့ဆောင်သည်။ ဆဋ္ဌဂံပုံဖြတ်ပိုင်းဖြတ်ပိုင်းဧရိယာပါသော 2μm~10μm ရှိသော နာနိုဝါယာများကို ကြီးထွားမှုလုပ်ငန်းစဉ် 2 မိနစ်~10 မိနစ်တွင် ထုတ်ပေးသည်။ ZnO nanowire သည် အချင်း 20nm မှ 150nm ရှိသည့် သဘာဝလေဆာအပေါက်တစ်ခုဖြစ်ပြီး ၎င်း၏အချင်း၏ 95% သည် 70nm မှ 100nm ရှိကြောင်း သုတေသီများက တွေ့ရှိခဲ့သည်။ nanowires များ၏ ထုတ်လွှတ်မှုကို လေ့လာရန်အတွက် သုတေသီများသည် Nd:YAG လေဆာ (266nm လှိုင်းအလျား၊ 3ns pulse width) ဖြင့် ဖန်လုံအိမ်တွင် နမူနာအား စုပ်ယူကြသည်။ emission spectrum ၏ ဆင့်ကဲဖြစ်စဉ်တွင်၊ pump power တိုးလာသဖြင့် အလင်းသည် ပျက်သွားပါသည်။ lasing သည် ZnO nanowire (40kW/cm ခန့်) ၏ သတ်မှတ်ချက်ထက်ကျော်လွန်သောအခါ အမြင့်ဆုံးအမှတ်သည် ထုတ်လွှတ်မှုရောင်စဉ်တွင် ပေါ်လာမည်ဖြစ်သည်။ ဤအမြင့်ဆုံးအမှတ်များ၏ မျဉ်းအကျယ်သည် 0.3nm ထက်နည်းသည်၊ ၎င်းသည် သတ်မှတ်ဘောင်အောက်ရှိ ဓာတ်ငွေ့ထုတ်လွှတ်မှု vertex မှ မျဉ်းအကျယ်ထက် 1/50 ထက်နည်းသည်။ ဤကျဉ်းမြောင်းသောမျဉ်းကြောင်းများနှင့် ဓာတ်ငွေ့ထုတ်လွှတ်မှုပြင်းထန်မှု လျင်မြန်စွာတိုးလာခြင်းကြောင့် နှိုးဆော်ထားသောထုတ်လွှတ်မှုမှာ ဤ nanowires များတွင် အမှန်တကယ်ဖြစ်ပေါ်ကြောင်း သုတေသီများက ကောက်ချက်ချခဲ့သည်။ ထို့ကြောင့်၊ ဤ nanowire array သည် သဘာဝ resonator အဖြစ် လုပ်ဆောင်နိုင်ပြီး စံပြ မိုက်ခရိုလေဆာ အရင်းအမြစ်တစ်ခု ဖြစ်လာသည်။ သုတေသီများသည် ဤလှိုင်းတိုနာနိုဆာကို optical computing၊ အချက်အလက်သိုလှောင်မှုနှင့် nanoanalyzer နယ်ပယ်များတွင် အသုံးပြုနိုင်ကြောင်း သုတေသီများက ယုံကြည်ကြသည်။

3. Quantum well လေဆာများ

2010 မတိုင်မီနှင့် နောက်ပိုင်းတွင်၊ semiconductor ချစ်ပ်ပေါ်တွင် ထွင်းထားသော မျဉ်းအကျယ်သည် 100nm သို့မဟုတ် ထိုထက်နည်းပြီး ပတ်လမ်းအတွင်း အီလက်ထရွန် အနည်းငယ်သာ ရွေ့လျားနေမည်ဖြစ်ပြီး၊ အီလက်ထရွန်တစ်ခု၏ တိုးလာခြင်းနှင့် ကျဆင်းခြင်းသည် လည်ပတ်မှုအပေါ် ကြီးမားသော အကျိုးသက်ရောက်မှုရှိမည်ဖြစ်သည်။ တိုက်နယ်။ ဤပြဿနာကိုဖြေရှင်းရန်၊ ကွမ်တမ်ရေတွင်းလေဆာများမွေးဖွားခဲ့သည်။ ကွမ်တမ်မက္ကင်းမှုတွင် အီလက်ထရွန်များ၏ ရွေ့လျားမှုကို ကန့်သတ်ပြီး အရေအတွက်ကို ကန့်သတ်နိုင်သည့် အလားအလာရှိသော နယ်ပယ်တစ်ခုကို ကွမ်တမ်ရေတွင်းဟု ခေါ်သည်။ ဤကွမ်တမ်ကန့်သတ်ချက်အား ဆီမီးကွန်ဒတ်တာလေဆာ၏တက်ကြွသောအလွှာရှိ ကွမ်တမ်စွမ်းအင်အဆင့်များဖွဲ့စည်းရန်အသုံးပြုသည်၊ ထို့ကြောင့် စွမ်းအင်အဆင့်များကြားတွင် အီလက်ထရွန်းနစ်အကူးအပြောင်းသည် ကွမ်တမ်ရေတွင်းလေဆာဖြစ်သည့် လေဆာ၏စိတ်လှုပ်ရှားဖွယ်ရာရောင်ခြည်ကို လွှမ်းမိုးချုပ်ကိုင်ထားသည်။ ကွမ်တမ်ရေတွင်းလေဆာ အမျိုးအစား နှစ်မျိုးရှိပါသည်- ကွမ်တမ်လိုင်းလေဆာများနှင့် ကွမ်တမ်အစက်လေဆာများ။

① Quantum လိုင်းလေဆာ

သိပ္ပံပညာရှင်များသည် သမားရိုးကျလေဆာများထက် အဆ 1,000 ပိုမိုအားကောင်းသည့် ကွမ်တမ်ဝါယာကြိုး လေဆာများကို တီထွင်ခဲ့ပြီး ပိုမိုမြန်ဆန်သော ကွန်ပျူတာများနှင့် ဆက်သွယ်ရေးကိရိယာများ ဖန်တီးရန် ခြေလှမ်းကြီးလှမ်းခဲ့သည်။ အသံ၊ ဗီဒီယို၊ အင်တာနက်နှင့် fiber-optic ကွန်ရက်များပေါ်တွင် အခြားသော ဆက်သွယ်မှုပုံစံများကို အရှိန်မြှင့်ပေးနိုင်သည့် လေဆာကို Yale တက္ကသိုလ်၊ New Jersey ရှိ Lucent Technologies Bell LABS နှင့် Dresden ရှိ Max Planck Institute for Physics၊ ဂျာမနီ။ စွမ်းအားမြင့်လေဆာများသည် ဆက်သွယ်ရေးလိုင်းတစ်လျှောက် ကီလိုမီတာ 80 (မိုင် 50) တိုင်းတွင် တပ်ဆင်ထားသည့် စျေးကြီးသော Repeaters များ လိုအပ်မှုကို လျှော့ချပေးမည်ဖြစ်ပြီး ၎င်းတို့သည် ဖိုက်ဘာ (Repeaters) များမှတစ်ဆင့် သွားလာရာတွင် ပြင်းထန်မှုနည်းပါးသည့် လေဆာပဲများကို ထပ်မံထုတ်လုပ်ပေးမည်ဖြစ်သည်။