Российские физики научились управлять оптическими свойствами нанокристаллов

14.07.2021, 22:22
Ученые физического и химического факультетов МГУ установили возможность управления оптическими свойствами нанокристаллов на основе теллурида кадмия в форме тетраподов — перспективного полупроводникового материала. В будущем подобные материалы могут быть использованы для создания оптоэлектронных приборов нового поколения (оптических фильтров, лазеров на квантовых точках). Российские физики научились управлять оптическими свойствами нанокристаллов Российские физики научились управлять оптическими свойствами нанокристаллов Коллоидные полупроводниковые нанокристаллы представляют большой интерес ввиду хорошо настраиваемых оптических и электронных свойств, а также широкого спектра потенциальных применений, включая создание люминесцентных солнечных концентраторов и солнечных элементов, активных лазерных сред, устройств преобразования цвета при генерации оптических гармоник, светодиодов и так далее. К числу наиболее привлекательных полупроводниковых структур относятся гетероструктурные нанокристаллы в форме тетраподов.Учёные МГУ экспериментально исследовали и проанализировали особенности фотолюминесценции и нелинейного поглощения нанокристаллов CdTe/CdSe в зависимости от интенсивности резонансного однофотонного возбуждения. В работе впервые обнаружен в спектре фотолюминесценции гигантский синий сдвиг линии (≈ 0,13 эВ), связанной с излучательной рекомбинацией пространственно разделенной электронно-дырочной пары в молекулярной донорно-акцепторной системе.

«При достижении высокой плотности возбуждения исследуемых наноструктур, экситоны (связанное состояние электрона и дырки) начинают «тереться плечами» друг об друга, что приводит к увеличению их радиуса и, как следствие, уменьшению их энергии связи. Именно из-за того, что экситоны становятся «слабее» или даже распадаются на свободные электрон и дырку, мы и наблюдаем синий сдвиг в спектре фотолюминесценции. Нами установлено, что управлять величиной сдвига возможно как интенсивностью возбуждения нанокристаллов, так и геометрией самих нанокристаллов. Важно отметить, что данный эффект был обнаружен при комнатных температурах, что связано с высокой энергией связи экситонов в нанокристаллах, существенно превосходящей энергию теплового движения частиц», — рассказал старший научный сотрудник кафедры физики полупроводников и криоэлектроники МГУ Александр Смирнов. Исследование опубликовано в журнале Results in Physics. Работа выполнена в рамках научной школы (НОШ) МГУ Фотонные и квантовые технологии. Цифровая медицина».

Кроме этого, обнаружены линии фотолюминесценции, связанные с рекомбинацией прямых экситонов в отдельных компонентах гетероструктуры, что было подтверждено оптическими измерениями методом накачки и зондирования, демонстрирующими просветление экситонных переходов от обоих компонентов нанокристалла. Обнаруженные особенности спектров фотолюминесценции и спектров дифференциального пропускания позволяют определять и анализировать возможные каналы релаксации экситонов в исследуемых нанокристаллах. Ученые считают, что обнаруженные эффекты в исследуемых нанокристаллах, делают их крайне перспективными материалами для создания различных оптоэлектронных устройств.

Материал предоставлен пресс-службой МГУ им. Ломоносова

Ссылка на основную публикацию