Les points quantiques et les nanotiges sont de minuscules particules de matériau semi-conducteur qui peuvent émettre une lumière de couleurs spécifiques lorsqu'elles sont exposées à un courant électrique. Ils sont utilisés dans divers appareils électroniques, tels que les diodes électroluminescentes (DEL) et les lasers.
Les chercheurs sont toujours à la recherche de moyens d’améliorer l’efficacité des points quantiques et des nanotiges, car cela permettrait de les utiliser dans un plus large éventail d’applications. La découverte de l’équipe IMRE pourrait permettre d’y parvenir.
Les chercheurs ont découvert que la clé de l’émission de lumière vive est la présence d’« états de surface » sur les points quantiques et les nanotiges. Les états de surface sont des états électroniques situés à la surface d’un matériau semi-conducteur. Ils sont créés lorsque des atomes manquent à la surface du matériau, laissant derrière eux des liaisons pendantes.
Lorsqu’un courant électrique est appliqué à un point quantique ou à un nanorod, les électrons dans les états de surface sont excités et émettent de la lumière. Plus il y a d’états de surface, plus le point quantique ou le nanorod émettra de la lumière.
Les chercheurs ont découvert que les points quantiques et les nanotiges constitués de semi-conducteurs purs ont plus d’états de surface que les points quantiques et les nanorodes contenant des impuretés. En effet, les impuretés peuvent réduire le nombre de liaisons pendantes à la surface du matériau.
Les découvertes des chercheurs pourraient conduire au développement de points quantiques et de nanorodes plus efficaces destinés à être utilisés dans divers appareils électroniques.
Les nanocristaux semi-conducteurs (points quantiques, QD) sont des candidats prometteurs pour les futurs dispositifs électroluminescents en raison de leur émission réglable en taille et de leur largeur de raie d'émission étroite. Cependant, de nombreuses méthodes de synthèse pour produire des QD introduisent également un niveau important d'impuretés, qui compromettent souvent les propriétés optiques des QD. À l'aide de calculs théoriques et de mesures expérimentales, nous démontrons que ces impuretés atténuent l'émission QD en fournissant des canaux de désintégration non radiatifs alternatifs pour les porteurs photoexcités. De plus, nous dévoilons le rôle critique des états de surface (liaisons pendantes) dans l’émission brillante. Nous démontrons qu'une densité plus élevée d'états de surface améliore la désintégration radiative et augmente ainsi le rendement quantique d'émission. Pour les QD CdSe de haute qualité coiffés d'oxyde de trioctylphosphine (TOPO), nous identifions une taille de QD optimale (∼ 4, 5 nm) qui maximise le nombre d'états de surface. Cela correspond au rendement quantique PL le plus élevé, atteignant 58 %. Nos résultats fournissent des lignes directrices pour la purification des QD qui feront considérablement progresser les applications des dispositifs optoélectroniques basés sur les QD.
