近日，激光与红外系统集成技术教育部重点实验室量子成像团队，在胶体量子点的光学增益和激光器研究方面取得新进展，首次实现基于无重金属胶体量子点的蓝光激光，研究成果以“Blue Lasing from Heavy-Metal-Free Colloidal Quantum Dots”为题，在国际专业期刊《Laser & Photonics Reviews》上发表（中科院1区top，5年平均IF=11.4286）。山东大学2020级硕士生魏华宇为第一作者，高原教授、南方科技大学孙小卫教授和香港理工大学李明杰助理教授为论文共同通讯作者，山东大学为第一完成单位。

胶体量子点（CQD）中电子和空穴都被量子限域，连续的能带结构变成具有分子特性的分立能级结构，是一种理想的激光材料。CQD最大的特点是能级间隙随着晶粒大小而改变，晶粒越小，则能级间隙越大。而量子点尺寸越小，发光颜色越偏蓝。作为一种新颖的半导体纳米材料，量子点具有许多独特的光学性质，诸如发光效率高、发射光谱窄、发射光谱可调等，这些性质都是量子点在显示器件中应用的重要前提，被认为是“史上最好的发光材料”。

由于传统的量子点材料含有镉、铅等重金属元素，极大地限制了其在消费类电子产品领域的应用。而最常应用的磷化铟量子点，由于界面缺陷等问题，极难产生光学增益。为了实现在环保型量子点中的光学增益和激光，本工作中，本团队合成了高效率的ZnSe(Te)/ZnS的量子点材料，通过调控Te含量，实现在整个蓝光光谱范围的光学增益和激射。另外，Te掺杂可以调控量子点核壳异质结构的能带对齐，抑制非辐射的俄歇复合，降低激光阈值。利用瞬态吸收光谱技术分析研究了量子点材料的光学增益，是首次证明了无重金属量子点中的光学增益。将量子点材料封装进Fabry–Pérot腔中，利用准连续光泵浦，观察到蓝色激光，阈值为12.5µJ cm−2，是已报道的基于纳米晶体的蓝光激光的最低阈值，也是首次在无重金属量子点材料中实现蓝光激光。这都证明ZnSe(Te)/ZnS量子点材料是一种理想的蓝光增益材料，为实现为高效和环保蓝光增益介质的提供了新的思路。

该工作得到了山东省泰山学者青年专家项目（tsqn201909042）和山东大学齐鲁青年学者项目的资助。

文章连接：Blue Lasing from Heavy‐Metal‐Free Colloidal Quantum Dots - Wei - Laser & Photonics Reviews - Wiley Online Library