Schéma d'un dispositif nano-photonique à points quantiques en graphène, comme décrit dans ce projet de recherche.
Les points quantiques semi-conducteurs (QD) sont des semi-conducteurs à l'échelle nanométrique qui présentent des propriétés physiques dépendantes de la taille. Par exemple, la couleur (longueur d'onde) de la lumière qu'ils absorbent change considérablement à mesure que le diamètre diminue. Le graphène est une feuille atomiquement épaisse d'atomes de carbone, disposés selon un motif en treillis hexagonal. Dans ce travail, Les QD ont été combinés au graphène pour développer des dispositifs photoniques à l'échelle nanométrique qui peuvent considérablement améliorer notre capacité à détecter la lumière.
Les points quantiques peuvent absorber la lumière et la transférer au graphène, mais l'efficacité du transfert dépend de la distance entre les QD et le graphène. Cette étude a démontré que l'épaisseur de la couche de molécule organique qui entoure généralement les QD est cruciale pour atteindre une efficacité suffisamment élevée de ce transfert de lumière/énergie dans le graphène. Dans d'autres ouvrages, plus la couche organique est fine, le meilleur.
Ce transfert peut être encore optimisé par l'ingénierie de l'interface entre les deux nanomatériaux, optimisant spécifiquement l'épaisseur des molécules organiques de coiffage sur les points quantiques. Sur la base de ce travail, On peut s'attendre à une amélioration supplémentaire des performances de ces dispositifs nano-photoniques.
a) Schéma d'une boîte quantique de CdSe à terminaison chlorure. b) Une image de microscopie électronique à transmission à haute résolution de tels points quantiques.
Les points quantiques commerciaux de séléniure de cadmium (CdSe) ont de longs ligands organiques isolants qui empêchent leur utilisation dans les applications de transfert d'énergie et de charge pour lesquelles de courtes distances entre les QD et d'autres matériaux sont critiques. Court, les ligands chlorés qui passivaient les QD CdSe sont un matériau alternatif intrigant pour améliorer l'interaction avec les matériaux dans lesquels les porteurs de charge, comme les électrons, peut facilement conduire.
Le graphène est un tel matériau. La combinaison de points quantiques CdSe et de graphène pourrait détenir la clé du développement et de la mise en œuvre de systèmes de matériaux à l'échelle nanométrique dans l'électronique flexible et les photodétecteurs.
La décroissance de la durée de vie de la photoluminescence de points quantiques isolés sur du verre (bleu) et du graphène (rouge) démontre un transfert d'énergie efficace entre les points quantiques et le graphène.
Quels sont les détails ?
— Capacités CFN :L'installation de microscopie optique avancée a mesuré la photoluminescence à résolution temporelle à partir de points quantiques de CdSe isolés déposés sur du graphène.
— L'équipe a découvert que court, points quantiques CdSe coiffés de chlorure, déposé sur un dépôt chimique en phase vapeur, graphène monocouche, présentait un transfert d'énergie très efficace vers le graphène avec une réduction observée de 4 fois de la durée de vie excitonique. Cela a démontré un couplage significatif en champ proche entre les points quantiques et le graphène.
