南京大學在電場調控鈣鈦礦納米晶的光學特性研究方面取得進展
在半導體納米結構的量子受限Stark效應中(quantum-confined Stark effect, QCSE),外加電場能夠對電子和空穴的波函數(shù)重疊程度進行調控,從而誘導出激子的復合能量、振子強度和熒光壽命的有效變化。對于采用化學方法合成的傳統(tǒng)膠體納米晶材料,QCSE已經在納米棒、納米線和納米片這些具有非對稱結構的弱量子受限體系中被觀察到,并在電光調制、電壓傳感、光學存儲和生物成像等傳統(tǒng)領域獲得了初步的應用。相較于已經被研究幾十年的金屬硫化物材料,膠體鈣鈦礦納米晶在2015年左右才被成功合成出來,但在短時間內相繼展示出高純度單光子發(fā)射、無熒光閃爍和光譜漂移、超窄譜線寬度和穩(wěn)定精細能級結構等優(yōu)異的單粒子光學特性。對于具有對稱結構的立方體鈣鈦礦納米晶,其在各個方向的尺寸要接近甚至大于材料的玻爾直徑,這就為進行QCSE的研究提供了一個新型的弱量子受限體系。在近期工作中,南京大學物理學院的王曉勇教授、肖敏教授課題組和舒大軍教授課題組采用實驗和理論相結合的方式,首次實現(xiàn)了對單個鈣鈦礦CsPbI3納米晶在4 K低溫下的QCSE研究,揭示出其中永久偶極矩的存在并消除了激子的精細能級劈裂。 圖1 (a) 激光光斑位于兩個相鄰電極間的光學圖像。 (b) 激光光斑處單個鈣鈦礦納米晶的垂直偏振熒光雙峰發(fā)射。(c) 電場強度從90 kV/cm變化到-90 kV/cm時,單個鈣鈦礦納米晶熒光峰位的變化情況。(d) 在-90 kV/cm的電場強度下,兩個鈣鈦礦納米晶的熒光峰位被調節(jié)到相同位置。上述實驗測量在4 K低溫下完成。 |