As we move to the QD system, there

As we move to the QD system, there is no free motion in any direction, and an atom-like delta function is obtained for the density of states. This atom-like character allows many new aspects of physics to be explored. With regard to semiconductor lasers, 0D systems have a number of predicted advantages. Arguably, a key motivator for the development of technologies to realize QD materials was the prediction of a temperature-insensitive threshold current by Arakawa and Sakaki in 1982 [2]. They explained that this would be achieved if only the ground sub-bands were populated (i.e., the state separation was large compared to kBT, where kB is the Boltzmann coefficient and T is the absolute temperature). This is possible by choosing sufficiently small dimensions for their “3D-quantum well” (prior to the adoption of the term dot for 3D confinement/0D carrier systems). In 1986, Asada et al. [3] modeled the electronic dipole for different carrier dimensionality and showed an increase in material gain for a “quantum box” (again, prior to the adoption of “dot” for 0D systems).

While these two reports are not the only theoretical predictions of the benefits of a QD active, they are certainly very compelling. The temperature sensitivity of a semiconductor laser is a major issue in their deployment in real-world applications. In optical communications, there are typically maximum launch power limits, and minimum receiver powers required to achieve efficient data transmission. As such, large variations of the laser power cannot be tolerated. In fact, the temperature sensitivity of lasers can be so large that they simply cannot be operated at two biases (logic level 0 and 1) over the whole temperature range. This temperature sensitivity results in the need for temperature monitoring and control, resulting in large packaging costs for laser modules as this tends to be rather labor intensive. Secondly, an enhanced gain at low current densities has clear advantages in terms of energy consumption, where very low currents also translate to low self-heating. This high gain for low current characteristic is also of importance in the dynamic performance of the laser, where differential gain plays a key role in direct modulation rates, and the differential gain spectrum dictates the change in lasing wavelength during modulation (chirp) [4].

As a consequence of major advantages such as these, there has been a great deal of work focused on the practical realization of such devices. The challenge of this task is not to be underestimated, as we require many factors to be simultaneously realized in our ideal QD laser active. We require the creation of structures with dimensions off ∼10 nm per side (∼30 atoms per side) in order to have good carrier confinement in all three dimensions. These QDs must be inserted within a semiconductor matrix, minimizing the formation of crystal defects as this will not only act as carrier recombination centers but may also pose problems for device reliability and commercial exploitation of the technology. Another major challenge is that in order to harness all the predicted benefits of QDs in a laser device, all QDs should be essentially identical [5]. The QDs required consist of ∼27 000 atoms embedded in a crystal matrix, with an ensemble of these differing in emission energy by only a few millielectron volts.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ขณะที่เราย้ายไปยังระบบ QD มีไม่เคลื่อนไหวฟรีในทิศทางใด และฟังก์ชันการเดลต้าเหมือนอะตอมได้รับสำหรับความหนาแน่นของอเมริกา อักขระนี้อะตอมเหมือนได้หลายแง่มุมใหม่ของฟิสิกส์ที่จะสำรวจ เกี่ยวกับเลเซอร์สารกึ่งตัวนำ 0 D ระบบมีข้อดีทำนายจำนวน เนื้อหา จูงสำคัญสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อ QD วัสดุเป็นการคาดเดาของขีดจำกัดอุณหภูมิซ้อนปัจจุบันอะระคะวะและต.ในปี 1982 [2] พวกเขาอธิบายว่า นี้จะสามารถทำได้เพียงแถบย่อยดินถูกบรรจุ (เช่น การแยกรัฐมีขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับ kBT ที่ kB คือ ค่าสัมประสิทธิ์ตัวโบลทซ์มานน์ และ T คือ อุณหภูมิสัมบูรณ์) ได้ โดยเลือกขนาดที่เล็กพอของพวกเขา "ควอนตัม 3D ดี" (ก่อนที่จะนำจุดระยะสำหรับระบบ 3D กัก/0 D สายการบิน) ใน 1986, Asada et al. [3] จำลอง dipole อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้ให้บริการต่างมิติ และแสดงให้เห็นการเพิ่มขึ้นในวัสดุสำหรับ "กล่องควอนตัม" (อีกครั้ง ก่อนนำ "จุด" สำหรับระบบ 0 D)ในขณะที่รายงานเหล่านี้สองไม่ คาดคะเนตามทฤษฎีเท่าประโยชน์ของ QD ที่ใช้งานอยู่ พวกเขาจะแน่นอนที่น่าสนใจมาก ความไวแสงอุณหภูมิแสงเลเซอร์สารกึ่งตัวนำเป็นปัญหาหลักในการใช้งานจริง ในการสื่อสารออปติคอล มีเปิดตัวสูงสุดโดยทั่วไปพลังงานจำกัด และอำนาจรับขั้นต่ำที่จำเป็นเพื่อให้การส่งข้อมูลที่มีประสิทธิภาพ เช่นนี้ ไม่สามารถยอมรับขนาดใหญ่รูปแบบของพลังงานเลเซอร์ ในความเป็นจริง ความไวแสงอุณหภูมิแสงเลเซอร์สามารถขนาดใหญ่เพื่อว่า พวกเขาเพียงแค่ไม่สามารถดำเนินการที่สองควร (ตรรกะระดับ 0 และ 1) ช่วงอุณหภูมิทั้ง อุณหภูมิความไวผลนี้ต้องตรวจสอบอุณหภูมิและควบคุม ผลต้นทุนบรรจุภัณฑ์ขนาดใหญ่สำหรับโมดูเลเซอร์นี้อาจจะค่อนข้างแรงงานมากขึ้น ประการที่สอง กำไรเพิ่มขึ้นที่ความหนาแน่นต่ำที่ปัจจุบันมีข้อดีชัดเจนในแง่ของการใช้พลังงาน ที่กระแสต่ำมากยังแปลต่ำความร้อนเอง กำไรสูงนี้สำหรับลักษณะปัจจุบันต่ำก็มีความสำคัญในการทำงานแบบไดนามิกของเลเซอร์ ที่กำไรส่วนต่างมีบทบาทสำคัญในราคาพิเศษโดยตรงปรับ และคลื่นส่วนต่างกำไรบอกการเปลี่ยนแปลงในความยาวคลื่น lasing ระหว่างสัญญาณ (chirp) [4]ผลประโยชน์หลักเช่นนี้ ได้มีการทำงานที่มุ่งเน้นการรับรู้จริงของอุปกรณ์ดังกล่าว ความท้าทายของงานนี้จะไม่ได้ตลอด ตามที่เราต้องการปัจจัยที่ถูกรับรู้ในเลเซอร์ QD ของเราเหมาะใช้งานพร้อมกัน เราต้องมีการสร้างโครงสร้างมีขนาดปิด ∼10 nm ต่อด้าน (∼30 อะตอมต่อด้าน) เพื่อให้มีการกักผู้ให้บริการที่ดีในสามมิติทั้งหมด เราต้องใส่ QDs เหล่านี้ภายในเมทริกซ์สารกึ่งตัวนำ ลดการก่อตัวของผลึกข้อบกพร่องนี้จะไม่เพียงทำหน้าที่เป็นผู้ให้บริการศูนย์ recombination แต่ยังอาจก่อให้เกิดปัญหาความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์และแสวงหาประโยชน์เชิงพาณิชย์ของเทคโนโลยี ความท้าทายสำคัญอื่นคือ ว่า เพื่อใช้ประโยชน์ที่คาดการณ์ของ QDs อุปกรณ์เลเซอร์ QDs ทั้งหมดควรจะเหมือนกันเป็นหลัก [5] QDs จำเป็นประกอบของ ∼27 000 อะตอมฝังในเมทริกซ์คริสตัล กิจกรรมยามว่างเหล่านี้แตกต่างกันในการปล่อยพลังงาน โดยเฉพาะไม่กี่ millielectron โวลต์

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ขณะที่เราย้ายไปยังระบบ QD ที่ไม่มีการเคลื่อนไหวฟรีในทิศทางใดและฟังก์ชั่นเดลต้าอะตอมเหมือนจะได้รับความหนาแน่นของรัฐ ตัวละครอะตอมเช่นนี้จะช่วยให้แง่มุมใหม่ ๆ ของฟิสิกส์ที่จะสำรวจ ในเรื่องเกี่ยวกับเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ด้วยระบบ 0D มีจำนวนของข้อได้เปรียบที่คาดการณ์ไว้ เนื้อหาเป็นแรงผลักดันที่สำคัญสำหรับการพัฒนาของเทคโนโลยีที่จะตระหนักถึงวัสดุ QD คือการคาดการณ์ของอุณหภูมิตายเกณฑ์ปัจจุบันโดย Arakawa และคะใน 1982 [2] พวกเขาบอกว่าเรื่องนี้จะทำได้ถ้าเพียงพื้นดินย่อยวงมีประชากร (เช่นการแยกรัฐมีขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับ KBT ที่ kB คือค่าสัมประสิทธิ์ Boltzmann และ T คืออุณหภูมิสัมบูรณ์) นี้เป็นไปได้โดยการเลือกขนาดเล็กพอ "3D-ควอนตัมดี" ของพวกเขา (ก่อนที่จะนำมาใช้ในระยะ dot สำหรับระบบการคุมขัง / ผู้ให้บริการ 0D 3 มิติ) ในปี 1986 อัษฎา, et al [3] ถ่ายแบบขั้วอิเล็กทรอนิกส์สำหรับมิติของผู้ให้บริการที่แตกต่างกันและแสดงให้เห็นการเพิ่มขึ้นของกำไรวัสดุสำหรับ "กล่องควอนตัม" (อีกครั้งก่อนที่จะมีการยอมรับของ "จุด" สำหรับระบบ 0D) ที่. ในขณะที่ทั้งสองรายงานไม่ได้เป็นเพียงการคาดการณ์ในเชิงทฤษฎี ของผลประโยชน์ของ QD ใช้งานพวกเขาอย่างแน่นอนที่น่าสนใจมาก ความไวอุณหภูมิของเซมิคอนดักเตอร์เลเซอร์เป็นประเด็นหลักในการใช้งานของพวกเขาในการใช้งานจริงของโลก ในการติดต่อสื่อสารแสงปกติแล้วจะมีการเปิดตัวสูงสุดขีด จำกัด ของอำนาจและอำนาจรับขั้นต่ำที่จำเป็นเพื่อให้บรรลุการส่งผ่านข้อมูลที่มีประสิทธิภาพ เช่นการเปลี่ยนแปลงขนาดใหญ่ของพลังงานเลเซอร์ไม่สามารถได้รับการยอมรับ ในความเป็นจริงความไวอุณหภูมิของเลเซอร์อาจมีขนาดใหญ่เพื่อให้พวกเขาก็ไม่สามารถดำเนินการในสองอคติ (ตรรกะระดับ 0 และ 1) ในช่วงอุณหภูมิทั้งหมด ส่งผลให้ความไวอุณหภูมินี้อยู่ในความต้องการสำหรับการตรวจสอบอุณหภูมิและควบคุมค่าใช้จ่ายที่เกิดขึ้นในบรรจุภัณฑ์ขนาดใหญ่สำหรับโมดูลเลเซอร์เช่นนี้มีแนวโน้มที่จะค่อนข้างแรงงานเข้มข้น ประการที่สองมีกำไรเพิ่มขึ้นที่ความหนาแน่นต่ำในปัจจุบันมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนในแง่ของการใช้พลังงานที่ต่ำมากกระแสน้ำยังแปลให้ตัวเองต่ำร้อน นี้กำไรสูงสำหรับลักษณะต่ำในปัจจุบันนอกจากนี้ยังมีความสำคัญในการปฏิบัติงานแบบไดนามิกของเลเซอร์ที่กำไรจากค่าที่มีบทบาทสำคัญในอัตราค่าเอฟเอ็มโดยตรงและสเปกตรัมกำไรค่าสั่งการเปลี่ยนแปลงในความยาวคลื่น lasing ระหว่างเอฟเอ็ม (เจี๊ยบ) ม [4] . เป็นผลมาจากข้อได้เปรียบที่สำคัญเช่นเหล่านี้ได้มีการจัดการที่ดีของการทำงานที่มุ่งเน้นการก่อให้เกิดการปฏิบัติของอุปกรณ์ดังกล่าว ความท้าทายของงานนี้ไม่ได้ที่จะประเมินในขณะที่เราจำเป็นต้องมีปัจจัยหลายอย่างที่จะตระหนักพร้อมกันในเลเซอร์ QD เหมาะใช้งานของเรา เราจำเป็นต้องมีการสร้างโครงสร้างที่มีขนาดออก ~ 10 นาโนเมตรต่อด้านข้าง (~30 อะตอมต่อด้านข้าง) เพื่อให้มีการคุมขังผู้ให้บริการที่ดีในทุกสามมิติ QDS เหล่านี้จะต้องถูกแทรกภายในเมทริกซ์เซมิคอนดักเตอร์ลดการก่อตัวของผลึกข้อบกพร่องเช่นนี้จะไม่เพียง แต่ทำหน้าที่เป็นศูนย์ให้บริการรวมตัวกันอีก แต่ยังอาจก่อให้เกิดปัญหาสำหรับความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์และการใช้ประโยชน์ในเชิงพาณิชย์ของเทคโนโลยี อีกความท้าทายที่สำคัญคือเพื่อที่จะใช้ประโยชน์จากสิทธิประโยชน์ทั้งหมดที่คาดการณ์ของ QDS ในเครื่องเลเซอร์ QDS ทุกคนควรจะเหมือนกันเป็นหลัก [5] QDS ที่จำเป็นประกอบด้วย ~27 000 อะตอมที่ฝังอยู่ในเมทริกซ์คริสตัลกับวงดนตรีของเหล่านี้แตกต่างกันในการปล่อยพลังงานโดยเพียงไม่กี่โวลต์ millielectron