Plazmony wzmacniają emisję światła z kropek kwantowych

Struktury hybrydowe złożone z półprzewodnikowych kropek kwantowych i metalicznych nanocząstek mogą stać się źródłem bardzo wydajnych diod LED oraz nowych nieliniowych urządzeń fotonicznych. Takie wnioski, przynajmniej, wynikają z pracy jednej z chińskich grup naukowców, zajmujących się ostatnio badaniem takich właśnie układów hybrydowych. Jak wynikło z badań, ilość światła emitowanego przez takie struktury można łatwo zwiększyć poprzez dostrojenie oscylacji plazmonowej w złotych nanocząstkach do częstotliwości przejść optycznych w półprzewodnikowych kropkach kwantowych.

Półprzewodnikowe kropki kwantowe

Kropki kwantowe to bardzo małe półprzewodnikowe struktury, w których nośniki ładunku – elektrony i dziury – uwięzione są we wszystkich trzech kierunkach przestrzennych. Elektryczne i optyczne właściwości kropek kwantowych można kontrolować poprzez zmianę ich kształtu i rozmiaru, co było przedmiotem intensywnych badań prowadzonych na przestrzeni dwóch ostatnich dziesięcioleci. Zdaniem wielu naukowców kropki kwantowe są idealnym kandydatem do budowy nowej generacji laserów półprzewodnikowych charakteryzujących się niską wartością prądu progowego oraz bardzo wysoką wydajnością, jak również diod elektroluminescencyjnych, ogniw słonecznych oraz urządzeń fotonicznych.

Całkiem niedawno naukowcy zwrócili swoją uwagę na struktury hybrydowe składające się zarówno z półprzewodnikowych kropek kwantowych oraz z metalicznych nanocząstek. Badania wykazały, że takie układy charakteryzują się lepszymi właściwościami optycznymi w porównaniu z tradycyjnymi kropkami kwantowymi. Wszystko to dzięki oddziaływaniu ekscytonów (związanych stanów elektronowych i dziurowych w półprzewodnikach) i plazmonów powierzchniowych. Plazmony to kolektywne (zbiorowe) oscylacje elektronów na powierzchni metalu, silnie oddziałujące ze światłem.

Plazmony – przyczyna wysokiej intensywności luminescencji

W swojej najnowszej pracy Andrew Rogach wraz ze współpracownikami z City University of Hong Kong oraz z Wuhan National Laboratory for Optoelectronics badali właściwości optyczne hybrydowych struktur składających się z półprzewodnikowych kropek kwantowych wykonanych z tellurku kadmu (CdTe) oraz złotych nanocząstek. Naukowcy odkryli, że struktury te charakteryzują się wzmocnioną emisją światła, gdy częstotliwość oscylacji plazmonów w nanocząstkach złota osiąga rezonans z przejściami ekscytonowymi w półprzewodnikowych kropkach kwantowych.

Do tej pory naukowcy badali tylko luminescencję pochodzącą z takich struktur. Obecnie grupa chińskich badaczy planuje zbadać fluorescencję z takich układów przy użyciu mikroskopu konfokalnego. „Mamy nadzieję, że ten eksperyment pomoże nam zebrać więcej informacji na temat interakcji pomiędzy nanocząstkami metali i półprzewodnikowymi kropkami kwantowymi”, powiedział Ming Fu, jeden z członków grupy Andrew Rogacha.

Artykuł pochodzi ze strony: physicsworld.com