Wetenschappers van de Far Eastern Federal University (FEFU, Vladivostok, Rusland), samen met collega's van FEB RAS, China, Hongkong, en Australië, vervaardigde ultracompacte heldere bronnen op basis van IR-emitterende kwiktelluride (HgTe) quantum dots (QD's), de toekomstige functionele elementen van kwantumcomputers en geavanceerde sensoren. Een gerelateerd artikel is gepubliceerd in Licht:wetenschap en toepassingen .

FEFU-wetenschappers, samen met collega's van de Far Eastern Branch van de Russische Academie van Wetenschappen en buitenlandse experts, ontwierp een resonantieroosterlaser gedrukt op een oppervlak van dunne gouden film die controle mogelijk maakt over de bijna- en midden-IR-stralingseigenschappen van de afdeklaag van kwiktelluride (HgTe) QD's.

Het spectrale bereik van nabij- en midden-IR is zeer veelbelovend voor de implementatie van optische telecommunicatieapparatuur, detectoren, en emitters, evenals sensor- en beveiligingssystemen van de volgende generatie. Recent ontwikkelde halfgeleider-QD's vertegenwoordigen veelbelovende nanomaterialen die licht precies in dit bereik uitstralen. Echter, het belangrijkste probleem houdt verband met fundamentele fysieke beperkingen (de gouden regel van Fermi, Auger recombinatie, enz.) drastisch afnemende intensiteit van de IR-emitterende QD's.

Wetenschappers van FEFU, en Institute of Automation and Control Processes (IACP FEB RAS) samen met buitenlandse collega's voor het eerst deze beperking overwonnen door een speciaal resonantierooster van nanostructuren toe te passen. Wetenschappers hebben het rooster gevormd door ultraprecieze directe laserafdrukken op het oppervlak van een dunne film van goud.

"Het plasmonrooster dat we hebben ontwikkeld, bestaat uit miljoenen nanostructuren die op het goudfilmoppervlak zijn gerangschikt. We hebben dergelijke roosters geproduceerd met behulp van geavanceerde directe laserverwerking. Deze fabricagetechnologie is goedkoop in vergelijking met bestaande commerciële op lithografie gebaseerde methoden, gemakkelijk schaalbaar, en maakt gemakkelijke fabricage van nanostructuren over cm-schaalgebieden mogelijk. Dit opent perspectieven voor het toepassen van de ontwikkelde benadering voor het ontwerpen van nieuwe optische telecommunicatieapparatuur, detectoren, en emitters, inclusief de eerste IR-emitterende QD-gebaseerde microlaser, " zei de auteur van het werk, Aleksander Kuchmizhak, een onderzoeker bij het FEFU Center for Virtual and Augmented Reality.

De wetenschapper legt uit dat het resonantierooster de pompstraling omzet in een speciaal type elektromagnetische golven die oppervlakteplasmonen worden genoemd. zulke golven, zich voortplanten over het oppervlak van de goudfilm met patroon binnen de afdeklaag van QD's, zorgen voor hun efficiënte excitatie die de fotoluminescentie-opbrengst verhoogt.

"Voor het zichtbare spectrale bereik, kwantumstippen worden al tientallen jaren gesynthetiseerd. Slechts een paar wetenschappelijke groepen in de wereld, Hoewel, zijn in staat om QD's te synthetiseren voor het nabije en midden-IR-bereik. Dankzij het plasmonrooster dat we ontwikkelden, die bestaat uit plasmon-nanostructuren die op een speciale manier zijn gerangschikt, we zijn in staat om de belangrijkste lichtemitterende kenmerken van dergelijke unieke QD's te controleren, bijvoorbeeld, door herhaaldelijk de intensiteit en de levensduur van de fotoluminescentie te verhogen, het verminderen van de efficiëntie van niet-stralingsrecombinaties, en door het emissiespectrum aan te passen en te verbeteren." Zei Alexander Sergeev, een senior onderzoeker bij IACP FEB RAS.

De wetenschapper merkte op dat kwantumstippen een veelbelovende klasse van luminoforen zijn. Ze worden gesynthetiseerd door een eenvoudige en kosteneffectieve chemische methode, dit materiaal is duurzaam en heeft in tegenstelling tot organische moleculen geen last van degradatie.