Теперь группа исследователей из Университета Мэриленда и Высшей технической школы Цюриха продемонстрировала простой подход для соединения синтезированных в растворе нанокристаллов перовскита трибромида цезия-свинца (CsPbBr3) с фотонными полостями нитрида кремния (SiN). Получающееся в результате световое излучение при комнатной температуре усиливается на порядок по сравнению с тем, что может излучать только перовскит. Докторант Чжили Ян и другие сообщают о своих результатах на этой неделе в журнале Applied Physics Letters от AIP Publishing.
«Наша работа показывает, что можно усилить спонтанное излучение нанокристаллов коллоидного перовскита, используя фотонный резонатор», — сказал Ян. «Наши результаты открывают путь к компактным встроенным источникам света с уменьшенным энергопотреблением и размером».Чтобы соединить нанокристаллы с фотонным резонатором, группа отбрасывает нанокристаллы перовскита в растворе толуола на полость SiN. Затем они возбудили устройство импульсным лазером, что привело к испусканию фотонов из нанокристаллов.Использование растворов для изготовления коллоидных квантовых излучателей контрастирует с производством эпитаксиальных материалов, широко используемым процессом, который включает выращивание кристаллических покровных слоев на существующей подложке.
Вместо этого, сказал Ян, с помощью растворителей можно напрямую осаждать коллоидные нанокристаллы на различных типах пластин.Подобные перовскитовые материалы уже перспективны в фотоэлектрических установках, а также обладают рядом свойств, которые делают их перспективными кандидатами для использования в светоизлучающих устройствах.«Нанокристаллы имеют низкую плотность дефектов, которые могут захватывать носители [электроны и дырки], обеспечивая очень низкую скорость безызлучательного распада и высокую эффективность фотолюминесценции при комнатной температуре», — сказал Ян.Попытки излучать свет с помощью эпитаксиальных материалов, как правило, не давали эффективного покрытия видимого спектра света, при этом диапазон длин волн в сине-зеленом диапазоне был особенно проблематичным.
Устройство, которое продемонстрировала команда, показало излучение с центром в 510 нанометров в зеленом цвете.«Однако большая проблема с этим методом заключается в том, что вы должны найти очень оптимальную концентрацию [плотность] кристаллов на поверхности полости», — сказал Ян. «Он не может быть слишком уплотненным, иначе он будет вредным для полости и может привести к несоответствию».Связанные нанокристаллы и нанополость имели десятикратное улучшение яркости излучения по сравнению с одними излучателями. Это привело к увеличению скорости спонтанного излучения на 2,9, что отражает почти трехкратное увеличение эффективности излучения фотонов в полости по сравнению с перовскитами на поверхностях без рисунка.
Результаты являются благом для оптоэлектроники, сказал Ян, области, которая использует квантовые эффекты фотонов на электронных материалах, чтобы помочь построить оптические схемы, которые не будут страдать от некоторых неэффективных чисто электронных устройств, таких как нагрев. Оптоэлектронные устройства также имеют более высокую скорость обработки и более широкую полосу пропускания сигнала и могут однажды использоваться в квантовых вычислениях и сетях квантовой связи.