Wetenschappers ontdekken de overgang van isolator naar halfgeleider in fluorescerende koolstof-kwantumstippen

Onlangs hebben 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, de Terahertz time domain spectroscopy (THz TDS) toegepast om te bestuderen de opto-elektronische eigenschappen van fluorescerende koolstof-kwantumdots (FQCD’s).

Carbon Quantum Dots (CQD’s) zijn een klasse van nul-dimensionale 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-colour verlichting en displays, in welk geval de FCQD’s in vaste toestand moeten worden gebruikt.

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

Na het bestuderen van de THz-opto-elektronische respons van droge FCQD-deeltjes met een temperatuurbereik van 80 tot 280 K, ontdekten ze 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 fysische 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 fysische basiseigenschappen van FCQD’s.

Dit is de eerste keer dat wetenschappers de THz TDS toepassen op het onderzoek van droge CQD’s. En een interessant fenomeen van de overgang van isolator naar halfgeleider 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.