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短波红外发射体的单纳米晶体光谱学

DOI：10.1021/acsnano.8b07578 期刊：ACS Nano 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:21:21
摘要： 短波红外（SWIR）发射器是生物医学成像、新一代光电器件和光通信等突破性应用的核心技术。基于砷化铟的胶体纳米晶体是目前最具前景的SWIR发射器之一。然而，由于缺乏适用于SWIR波段的单粒子光谱检测方法，纳米晶体合成及发射器基础表征研究均难以推进。本研究展示了一种溶液光子关联傅里叶光谱（s-PCFS）实验方案，利用超导纳米线单光子探测器的SWIR灵敏度和时间分辨率，成功测定了1.2至1.6微米波段发光的砷化铟/硒化镉（InAs/CdSe）核壳结构胶体纳米晶体的单粒子发射线宽。结果表明，单个InAs/CdSe纳米晶体的平均荧光线宽窄至52毫电子伏特，与可见光区某些最窄带纳米结构发射器的观测值相当。此外，单纳米晶体荧光线宽随壳层厚度增加而增大，表明激子-声子耦合是该体系中最主要的发射线宽展宽机制。SWIR s-PCFS技术的开发实现了溶液中胶体SWIR发射纳米晶体光谱线宽的测量，为研究SWIR发射器的单纳米晶体光谱特性提供了平台。
作者： Sophie N. Bertram，Boris Spokoyny，Ryan P. Murphy，Daniel Franke，Moungi G. Bawendi，Matthew E. Grein，Justin R. Caram，Jason J. Yoo
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

展示一个利用超导纳米线单光子探测器短波红外灵敏度和时间分辨率实现光子关联傅里叶光谱（s-PCFS）实验的方案，以从发射波长为1.2至1.6微米的胶体纳米晶体中提取砷化铟/硒化镉（InAs/CdSe）核壳单粒子发射线宽。

研究成果

短波红外表面等离子体耦合荧光光谱（SWIR s-PCFS）技术的发展，实现了对溶液中胶体短波红外发射纳米晶体的光谱线宽测量，并为研究短波红外发射体的单纳米晶体光谱特性提供了平台。结果表明，单个InAs/CdSe纳米晶体的线宽可窄至约52毫电子伏特，而对于红移最显著的发射样品，线宽增至约70毫电子伏特，这很可能是由激子-声子介导的展宽机制所致。

研究不足

局部体积畸变和色差的存在导致平均涨落幅度降低，表现为占据体积增大以及相关曲线信噪比显著下降。此外，该技术牺牲了每个探测光子绝对能量的信息，转而统计所有光子能量差值。

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