Los puntos cuánticos y las nanobarras son pequeñas partículas de material semiconductor que pueden emitir luz de colores específicos cuando se exponen a una corriente eléctrica. Se utilizan en una variedad de dispositivos electrónicos, como diodos emisores de luz (LED) y láseres.
Los investigadores siempre están buscando formas de mejorar la eficiencia de los puntos cuánticos y las nanobarras, ya que esto permitiría su uso en una gama más amplia de aplicaciones. El descubrimiento del equipo IMRE podría proporcionar una manera de hacer precisamente eso.
Los investigadores descubrieron que la clave para la emisión de luz brillante es la presencia de "estados superficiales" en los puntos cuánticos y los nanobarras. Los estados superficiales son estados de electrones que se encuentran en la superficie de un material semiconductor. Se crean cuando faltan átomos en la superficie del material, dejando enlaces colgantes.
Cuando se aplica una corriente eléctrica a un punto cuántico o nanobarra, los electrones en los estados superficiales se excitan y emiten luz. Cuantos más estados superficiales haya, más luz emitirá el punto cuántico o nanobarra.
Los investigadores descubrieron que los puntos cuánticos y las nanobarras hechos de semiconductores puros tienen más estados superficiales que los puntos cuánticos y las nanobarras que contienen impurezas. Esto se debe a que las impurezas pueden reducir la cantidad de enlaces colgantes en la superficie del material.
Los hallazgos de los investigadores podrían conducir al desarrollo de puntos cuánticos y nanobarras más eficientes para su uso en una variedad de dispositivos electrónicos.
Los nanocristales semiconductores (puntos cuánticos, QD) son candidatos prometedores para futuros dispositivos emisores de luz debido a su emisión de tamaño ajustable y su estrecho ancho de línea de emisión. Sin embargo, muchos de los métodos de síntesis para producir QD también introducen un nivel significativo de impurezas, que a menudo comprometen las propiedades ópticas de QD. Utilizando cálculos teóricos y mediciones experimentales, demostramos que estas impurezas apagan la emisión QD al proporcionar canales de desintegración no radiativos alternativos para los portadores fotoexcitados. Además, revelamos el papel fundamental de los estados de la superficie (enlaces colgantes) para permitir la emisión brillante. Demostramos que una mayor densidad de estados superficiales mejora la desintegración radiativa y, por lo tanto, aumenta el rendimiento cuántico de emisión. Para QD de CdSe de alta calidad cubiertos con óxido de trioctilfosfina (TOPO), identificamos un tamaño de QD óptimo (~4,5 nm) que maximiza el número de estados de superficie. Esto corresponde al rendimiento cuántico de PL más alto, alcanzando el 58%. Nuestros hallazgos proporcionan pautas para la purificación de QD que harán avanzar enormemente las aplicaciones de dispositivos optoelectrónicos basados en QD.
