a Représentation artistique de la couche HgTe QD enduite au-dessus du réseau de nanobosses Au imprimé au laser. b Vue latérale (angle de vue de 45°) Image MEB montrant la matrice Au nanobump imprimée au pas de 1μm (la barre d'échelle correspond à 1μm). Une image SEM en gros plan sur l'encart supérieur montre la différence entre la période et la période « efficace » du réseau nanobump. L'encart inférieur montre une photographie de deux matrices de nanobosses à grande échelle (3 × 9 mm2) produites sur le film Au supporté par du verre. c Spectre de réflexion infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) typique du réseau de nanobosses plasmoniques imprimé au pas de 1 µm (courbe verte). La contribution de la résonance plasmonique de surface localisée (LSPR) des nanobosses isolées d'une forme donnée est représentée par la courbe en pointillés orange. FLPR désigne la résonance plasmonique du réseau du premier ordre. L'encart fournit la distribution de la composante z du champ EM (Ez/E0) calculée à 50 µnm au-dessus de la surface lisse du film Au à une longueur d'onde de 1480 nm. Les cercles indiquent les positions des nanobosses. Les détails relatifs aux calculs des LSPR et des FLPR sont fournis dans les informations à l'appui. d Vue latérale (angle de vue de 70°) Image SEM de la section transversale du nanobump (barre d'échelle est de 200 µnm). e, f Calcul de la distribution de l'intensité du champ électromagnétique (E2/E02) près de la nanobosse isolée (dans le plan xz) et à 50 ? nm au-dessus du niveau du film Au lisse (dans le plan xy) à une longueur d'onde de pompe de 880 ? nm (barres d'échelle en e , f sont 200, 1000 ?nm, respectivement). Crédit :FEFU
Des scientifiques de l'Université fédérale d'Extrême-Orient (FEFU, Vladivostok, Russie), avec des collègues de FEB RAS, Chine, Hong Kong, et l'Australie, fabrication de sources lumineuses ultra-compactes basées sur des points quantiques (QD) de tellurure de mercure émettant dans l'IR (HgTe), les futurs éléments fonctionnels des ordinateurs quantiques et des capteurs avancés. Un article connexe est publié dans Lumière :science et applications .
scientifiques de la FEFU, avec des collègues de la branche extrême-orientale de l'Académie des sciences de Russie et des experts étrangers, a conçu un laser à réseau résonant imprimé sur une surface d'un film d'or mince qui permet de contrôler les propriétés de rayonnement infrarouge proche et moyen de la couche de recouvrement de tellurure de mercure (HgTe) QDs.
La gamme spectrale proche et moyen IR est extrêmement prometteuse pour la mise en œuvre de dispositifs de télécommunications optiques, détecteurs, et émetteurs, ainsi que des capteurs et des systèmes de sécurité de nouvelle génération. Les QD semi-conducteurs récemment développés représentent des nanomatériaux prometteurs émettant de la lumière exactement dans cette gamme. Cependant, le problème principal est lié aux limitations physiques fondamentales (règle d'or de Fermi, Recombinaison à la tarière, etc.) diminuant considérablement l'intensité des QD émettant des infrarouges.
Les scientifiques de la FEFU, et l'Institut des processus d'automatisation et de contrôle (IACP FEB RAS) avec des collègues étrangers ont pour la première fois surmonté cette limitation en appliquant un réseau résonant spécial de nanostructures. Les scientifiques ont formé le réseau par impression laser directe ultra-précise sur la surface d'un mince film d'or.
"Le réseau de plasmons que nous avons développé se compose de millions de nanostructures disposées sur la surface du film d'or. Nous avons produit de tels réseaux à l'aide d'un traitement laser direct avancé. Cette technologie de fabrication est peu coûteuse par rapport aux méthodes commerciales existantes basées sur la lithographie, facilement évolutif, et permet la fabrication facile de nanostructures sur des zones à l'échelle du cm. Cela ouvre des perspectives d'application de l'approche développée pour concevoir de nouveaux dispositifs de télécommunications optiques, détecteurs, et émetteurs, y compris le premier microlaser à base de QD à émission IR, " a déclaré l'auteur de l'ouvrage, Alexandre Kuchmizhak, chercheur au Centre de Réalité Virtuelle et Augmentée FEFU.
Le scientifique explique que le réseau de résonance convertit le rayonnement de la pompe en un type spécial d'ondes électromagnétiques appelées plasmons de surface. De telles vagues, se propageant sur la surface du film d'or à motifs à l'intérieur de la couche de coiffage des QD, fournissent leur rendement de photoluminescence stimulant l'excitation efficace.
"Pour le domaine spectral visible, les points quantiques sont synthétisés depuis plusieurs décennies. Juste quelques groupes scientifiques dans le monde, bien que, sont capables de synthétiser des QD pour le proche et moyen IR. Grâce au réseau plasmon que nous avons développé, qui se compose de nanostructures plasmoniques agencées de manière particulière, nous sommes en mesure de contrôler les principales caractéristiques d'émission de lumière de ces QD uniques, par exemple, en augmentant de façon répétée l'intensité et la durée de vie de la photoluminescence, réduire l'efficacité des recombinaisons non radiatives, ainsi qu'en adaptant et en améliorant le spectre d'émission", a déclaré Alexander Sergeev, chercheur senior à l'IACP FEB RAS.
Le scientifique a noté que les points quantiques sont une classe prometteuse de luminophores. Ils sont synthétisés par une méthode chimique simple et économique, ce matériau est durable et contrairement aux molécules organiques ne souffre pas de dégradation.
