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应变工程从单个量子点中产生高度稳定的窄带宽光

发布:HPLSElaser    |    2019-02-01 21:28    阅读:1164
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美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的新研究表明,不对称应变胶体量子点(QD)能够提供稳定、无闪烁的光,与通过更复杂的工艺制造的量子点产生的光相当。通过应变量子点发射出来的窄带宽的光,具有高度稳定的光强度,并且光发射能量不存在波动。

美国洛斯阿拉莫斯实验室的研究团队利用应变工程来证明单点发射的光谱波动几乎可以完全被抑制。该研究团队将两个半导体与一个大的各向异性的晶格失配相结合,从而导致发射核心的强不对称压缩。这改变了量子点的电子状态的结构,从而改变了其发光特性。这些改变意味着实现发射状态的局部电荷中性,将减少静电环境中的波动,这是抑制发射光谱中的波动的关键。改经过改动后的电子结构也导致发射线宽变窄。

各个不对称应变点表现出高度稳定的发射能量和约20meV的亚热室温线宽,而且具有几乎不闪烁、高发射量子产率和广泛可调的发射颜色等优点。应变量子点能够为目前用于光学量子电路、超灵敏传感器和医疗诊断的纳米级光源提供可行的替代方案。


新型胶体量子点由发射的镉/硒(Cd/Se)核心形成,其封闭在组成分级的CdxZn1-xSe壳中,其中锌与镉的比例朝向点的周边增加。由于CdSe和ZnSe之间的方向不对称的晶格失配,在右上方的核心比垂直于晶体轴线更强烈地被压缩。这导致CdSe核的电子结构的改变,这有利地影响其发光性质。底部图像:来自传统量子点(上图)和新型非对称压缩量子点(下图)的发射强度的实验痕迹在光谱和时间上分辨。来自常规量子点的发射显示出强烈的光谱波动(“光谱跳跃”和“光谱扩散”)。来自非对称压缩量子点的发射在强度和光谱域中都是高度稳定的。此外它还显示出低于室温热能(25 meV)的更窄的带宽。图片来源:美国洛斯阿拉莫斯国家实验室。

美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的首席研究员Victor Klimov表示:“除了表现出比传统生产的量子点大大改善的性能之外,这些新的应变点能够提供前所未有的灵活性来操纵它们的发光颜色,结合异常狭窄的‘低温’线宽,也显示出与几乎任何基材或嵌入介质以及各种化学和生物环境的兼容性。”

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