Onlangs, onderzoekers onder leiding van Prof. XU Wen van het Institute of Solid State Physics van de Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS), samen met hun medewerkers van de Southwest University in Chongqing, heeft de Terahertz-tijddomeinspectroscopie (THz TDS) toegepast om de opto-elektronische eigenschappen van fluorescerende koolstofkwantumdots (FQCD's) te bestuderen.

Koolstofkwantumdots (CQD's) zijn een klasse van nuldimensionale koolstofmaterialen, die veel aandacht hebben getrokken vanwege hun uitstekende optische en opto-elektronische eigenschappen. Het is een milieuvriendelijk materiaal dat veelbelovend is voor de realisatie van full-color verlichting en displays, in welk geval, de FCQD's moeten in vaste toestand worden gebruikt.

Deze keer, de onderzoeksgroep bereidde twee soorten FCQD's voor, die helderblauwe (B-CQD's) en rode (R-CQD's) lichten kunnen uitzenden in oplossingen onder optische excitatie.

Na bestudering van de THz opto-elektronische respons van droge FCQD-deeltjes met een temperatuurbereik van 80 tot 280 K, ze ontdekten dat R-CQD's zich gedroegen als een optische isolator in het bereik van 0,2-1,2 THz, terwijl B-CQD's een overgang van isolator naar halfgeleider ervoeren met toenemende THz-stralingsfrequentie en temperatuur. Optische geleiding en belangrijke fysieke parameters van FCQD's kunnen worden afgeleid uit THz-transmissiespectra.

Deze resultaten verklaren het mechanisme van dit fenomeen en zouden leiden tot een beter begrip van de fysieke basiseigenschappen van FCQD's.

Dit is de eerste keer dat wetenschappers de THz TDS toepassen op het onderzoek naar droge CQD's. En een interessant fenomeen van isolator-naar-halfgeleiderovergang in FCQD's in THz-bandbreedte werd experimenteel waargenomen, wat aangeeft dat de CQD's kunnen worden gebruikt om de geavanceerde THz opto-elektronische materialen en apparaten te realiseren.