L'un des grands avantages des minuscules pièces semi-conductrices connues sous le nom de points quantiques est qu'elles peuvent produire plusieurs électrons à partir d'un seul photon, une fonction appelée "multiplication de porteuses, " ce qui pourrait conduire à des cellules solaires bon marché et très efficaces et à de nouveaux types de photodétecteurs et de détecteurs de rayonnement.

Détecter et quantifier ce processus de multiplication dans les appareils fonctionnels s'est avéré difficile, cependant, comme l'a noté Victor Klimov, directeur du Center for Advanced Solar Photophysics (CASP) au Laboratoire national de Los Alamos. « L'avancée clé est une capacité nouvellement développée qui nous permet de suivre le devenir des électrons photogénérés sur des échelles de temps ultrarapides directement dans les mesures de photocourant. " il a dit.

"Il n'est pas encore clair si les efficacités observées dans les mesures spectroscopiques peuvent être reproduites dans un photocourant d'appareils de la vie réelle. Notre nouvelle étude nous permet d'aborder cette question importante."

La nouvelle technique consiste à surveiller les transitoires du photocourant dans des photodétecteurs spécialement conçus qui offrent une résolution temporelle très élevée de seulement 50 picosecondes.

Jianbo Gao, le chercheur postdoctoral travaillant sur ce projet et co-auteur d'un nouvel article Nature Communications, mentionné, « Les mesures sont devenues possibles à l'aide de photodétecteurs nouvellement développés qui intègrent des points quantiques dans le cadre de l'appareil et qui lui servent de couche photoconductrice active. En utilisant une conception de photodétecteur appropriée en combinaison avec une électronique ultrarapide, nous avons pu résoudre des pics de photocourants très courts dus aux multiexcitons produits lors d'un processus de multiplication de porteurs."

a dit Andrew Fidler, un stagiaire postdoctoral du directeur de Los Alamos sur le projet, "Une difficulté clé avec la multiplication des porteurs est d'extraire rapidement les porteurs photogénérés avant qu'ils ne se recombinent." Dans le cas des multiexcitons, ce processus de recombinaison est régi par ce qu'on appelle la désintégration Auger, qui se caractérise par une durée extrêmement courte, échelles de temps de la picoseconde. « Grâce à nos nouveaux photodétecteurs, nous avons montré qu'en appliquant un traitement chimique approprié à la couche externe de la boîte quantique, nous pouvons extraire des charges de la boîte quantique avant leur recombinaison. Cela prouve que la multiplication des porteurs est une approche viable pour améliorer le photocourant des appareils réels. »