Исследования выяснили, что более стабильный свет исходит от намеренно «раздавленных» квантовых точек. Новые коллоидные квантовые точки сформированы из излучающего ядра кадмия/селена (Cd/Se), заключенного в композиционно-градиентную оболочку CdxZn1-xSe, в которой доля цинка по сравнению с кадмием увеличивается по направлению к периферии точки. Из-за асимметричного несоответствия решетки между CdSe и ZnSe ядро ​​в правом верхнем углу сжимается более сильно перпендикулярно оси кристалла, чем вдоль нее. Это приводит к модификации электронной структуры ядра CdSe, что благотворно влияет на его светоизлучающие свойства. Нижнее изображение: экспериментальные следы интенсивности излучения от обычной квантовой точки (верхняя панель) и новой асимметрично сжатой квантовой точки (нижняя панель), разрешенной спектрально и временно. Излучение от обычной квантовой точки показывает сильные спектральные флуктуации («спектральные скачки» и «спектральная диффузия»). Излучение от асимметрично сжатых квантовых точек очень стабильно как в области интенсивности, так и в области спектра. К тому же, это показывает намного более узкую ширину линии, которая ниже тепловой энергии комнатной температуры (25 мэВ). Фото: Лос-Аламосская национальная лаборатория.

Преднамеренное «сжатие» коллоидных квантовых точек во время химического синтеза создает точки, способные к стабильному, «без мерцания» световому излучению, которое полностью сопоставимо со светом, создаваемым точками, созданными в более сложных процессах. Сплющенные точки излучают спектрально узкий свет с высокой стабильной интенсивностью и энергией не флуктуирующего излучения. Новые исследования в Лос-Аламосской национальной лаборатории показывают, что напряженные коллоидные квантовые точки представляют собой жизнеспособную альтернативу применяемым в настоящее время наноразмерным источникам света, и они заслуживают исследования в качестве одночастичных, наноразмерных источников света для оптических «квантовых» схем, сверхчувствительных датчиков и медицинской диагностики. ,

«Помимо того, что они демонстрируют значительно улучшенную производительность по сравнению с традиционными квантовыми точками, эти новые напряженные точки могут предложить беспрецедентную гибкость в манипулировании своим цветом излучения в сочетании с необычайно узкой,« субтермической »шириной линии», – сказал Виктор Климов, ведущий исследователь из Лос-Аламоса по проект. «Скрученные точки также показывают совместимость практически с любым субстратом или средой для встраивания, а также с различными химическими и биологическими средами».

Новые методы коллоидной обработки позволяют получать практически идеальные излучатели с квантовыми точками с почти 100-процентным квантовым выходом излучения, показанным для широкого диапазона видимых, инфракрасных и ультрафиолетовых длин волн. Эти достижения были использованы в различных технологиях излучения света, что привело к успешной коммерциализации дисплеев с квантовыми точками и телевизоров.

Следующей границей является исследование коллоидных квантовых точек в качестве одночастичных, наноразмерных источников света. Такие будущие «одноточечные» технологии потребуют частиц с высокостабильными, не флуктуирующими спектральными характеристиками. В последнее время был достигнут значительный прогресс в устранении случайных изменений интенсивности излучения путем защиты небольшого излучающего сердечника с особенно толстым внешним слоем. Однако эти структуры с толстой оболочкой все еще демонстрируют сильные флуктуации в спектрах излучения.

В новой публикации в журнале Nature Materials исследователи из Лос-Аламоса продемонстрировали, что спектральные флуктуации в одноточечном излучении можно почти полностью подавить, применяя новый метод «инженерии деформации». Ключом этого подхода является объединение в ядре / мотив оболочки двух полупроводников с направленно асимметричным рассогласованием решетки, что приводит к анизотропному сжатию излучающего сердечника.

Это изменяет структуры электронных состояний квантовой точки и тем самым ее светоизлучающие свойства. Одним из следствий этих изменений является реализация режима локальной нейтральности заряда излучающего «экситонного» состояния, что значительно снижает его связь с колебаниями решетки и флуктуирующей электростатической средой, что является ключом к подавлению флуктуаций в излучаемом спектре. Дополнительным преимуществом модифицированных электронных структур является резкое сужение ширины линии излучения, которая становится меньше, чем тепловая энергия комнатной температуры.

По материалам сайта phys.org