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| Esquema del montaje experimental y caracterización de pQDs individuales. |
En un nuevo estudio, los científicos han presentado un enfoque de control inducido por la punta combinado con la espectroscopia de fotoluminiscencia mejorada por la punta (TEPL) para diseñar la tensión, la banda prohibida y el rendimiento cuántico de emisión de un único punto cuántico de perovskita. Este método permitió a los científicos controlar con eficacia el brillo y la longitud de onda de los puntos cuánticos (QD).
El estudio fue realizado por un equipo internacional de científicos afiliados al UNIST.
Los puntos cuánticos de perovskita son nanocristales semiconductores. Son más tolerantes a los defectos y tienen excelentes rendimientos cuánticos de fotoluminiscencia y una gran pureza de color.
La ingeniería de la deformación de los puntos cuánticos de perovskita (pQDs) permite aplicaciones de dispositivos fotónicos ampliamente sintonizables. Sin embargo, nunca se ha intentado la manipulación a nivel de emisor único.
Este estudio descubrió que las imágenes hiperespectrales TEPL resolvían los pQDs CsPbBrxI3-x con una resolución espacial de ~10 nm. A continuación, los científicos aplicaron una punta plasmónica a un solo pQD. Esto desplaza el bandgap hasta ~62 meV con un aumento del PL mejorado por Purcell tan alto como ~Lter105 para el pQD inducido por la tensión.
Posteriormente, los científicos modularon la tensión de compresión inducida por la punta de un solo pQD. De este modo, pudieron conseguir una ingeniería dinámica de la banda prohibida de forma reversible. También facilita el acoplamiento de puntos cuánticos para un conjunto de pQD con una presión de punta de ~0,8 GPa a escala nanométrica estimada teóricamente.
Además de ofrecer un conocimiento profundo de las propiedades ópticas de los pQD de haluro metálico y su naturaleza de acoplamiento, este nuevo enfoque proporciona una forma práctica de ajustar las propiedades mecánicas y electrónicas a nivel de un solo pQD.
Los científicos señalaron que "esta manipulación dinámica de un solo punto permitirá la sintonización de nano-LEDs, realizando una visualización de ultra-alta definición con alta eficiencia. Además, la presión local extremadamente alta inducida por la punta permitirá la recristalización inducida por la presión y la transición de fase en la escala de unos pocos nanómetros de longitud para mejorar aún más la calidad del grano y las propiedades ópticas de los conjuntos de perovskita 2D como proceso posterior a la fabricación."
"Además, las propiedades físicas de los pQDs modificadas extrínsecamente por la cavidad plasmónica, por ejemplo, la reducción de la recombinación no radiativa, la modulación de la dinámica de los portadores y el tiempo de vida del PL, y la mejora de la tasa de decaimiento radiativo, pueden mejorar significativamente la eficiencia de la fotovoltaica de perovskita."
Fuentes, créditos y referencias:
Hyeongwoo Lee, Ju Young Woo, Dae Young Park, et al., “Tip-Induced Strain Engineering of a Single Metal Halide Perovskite Quantum Dot,” ACS Nano, (2021). DOI: 10.1021/acsnano.1c02182