Los investigadores de Skoltech y sus colegas han construido dos modelos que explican con precisión el comportamiento de emisión de luz de las nanoplaquetas semiconductoras. estructuras minúsculas que pueden convertirse en los componentes básicos de la optoelectrónica del futuro. El artículo fue publicado en la revista Física Química Física Química .

Optoelectrónica, un campo de la fotónica que explota los efectos de la mecánica cuántica de la luz sobre materiales electrónicos, en particular semiconductores, ha ganado mucha tracción por su promesa en todo tipo de aplicaciones. Estos van desde células solares y LED hasta láseres coloidales, una tecnología que se espera que reemplace los diodos láser semiconductores convencionales utilizados en lectores de códigos de barras y comunicaciones por fibra óptica.

En la búsqueda de materiales con mejores propiedades ópticas más adecuados para su uso en optoelectrónica, la investigación se ha centrado en nanoplaquetas, que son nanocristales semiconductores de baja dimensión muy prometedores. Estas son estructuras planas, solo unos pocos nanómetros de tamaño, y notablemente versátil y sintonizable. Las técnicas modernas de síntesis de precisión permiten a los investigadores cultivarlas esencialmente a pedido, controlando su forma, espesor, y estructura cristalina. Estos parámetros afectan directamente la capacidad y las propiedades de la fotoluminiscencia.

"Adaptar la síntesis de nanocristales fotoluminiscentes para aplicaciones específicas puede requerir predicciones de características espectrales y de relajación. Por lo tanto, necesitamos una comprensión y un modelo detallados de la cinética subyacente, "Keith Stevenson, rector de Skoltech, profesor del Centro de Ciencia y Tecnología de la Energía y coautor del artículo, explica.

Stevenson, Doctor. graduados Aleksandr Kurilovich y Vladimir Palyulin, Profesor asistente en el Centro de Ciencias e Ingeniería Computacional e Intensiva en Datos, se unió a sus colegas para centrarse en una forma de explicar la cinética no trivial de la fotoluminiscencia de nanoplaquetas semiconductoras en experimentos. Según los investigadores, Las descripciones teóricas anteriores y los hallazgos experimentales siempre han supuesto una disminución exponencial de la intensidad de la fotoluminiscencia en las nanoplaquetas. Pero las mediciones más recientes mostraron un comportamiento estricto de la ley de potencias desde hace mucho tiempo, apuntando a la complejidad.

El equipo construyó dos modelos, una de simulación y otra teórica, describir la cinética de la fotoluminiscencia en nanoplaquetas a través de la actividad de los excitones, cuasipartículas en el semiconductor que son responsables de la emisión de luz en el caso de su recombinación. Los modelos apuntan al atrapamiento de excitones en los defectos superficiales y su interacción con la difusión como razones clave de la compleja cinética. Esto permitió interpretar con éxito los resultados experimentales de nanoplaquetas compuestas hechas de seleniuro de cadmio y sulfuro de cadmio.

"El modelo muestra la importancia de los defectos en tiempos prolongados y su capacidad para retrasar la recombinación. Esto podría usarse para estimar la densidad de defectos necesaria para ralentizar la emisión, por lo tanto, extender el tiempo de emisión, "Dice Stevenson.

Otras organizaciones involucradas en esta investigación incluyen la Universidad Estatal de Moscú Lomonosov, Instituto de Física y Astronomía de la Universidad de Potsdam, y el Instituto Akhiezer de Física Teórica, Centro Nacional de Ciencias "Instituto de Física y Tecnología de Jarkov".