Forskere opdager overgang til isolator til halvleder i fluorescerende kulstofkvanteprikker

For nylig, forskere ledet af prof. XU Wen fra Institute of Solid State Physics ved Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS), sammen med deres samarbejdspartnere fra Southwest University i Chongqing, anvendte Terahertz tidsdomænespektroskopi (THz TDS) til at studere de optoelektroniske egenskaber af fluorescerende kulstofkvanteprikker (FQCD'er).

Carbon quantum dots (CQD'er) er en klasse af nuldimensionelle kulstofmaterialer, som har tiltrukket sig stor opmærksomhed på grund af deres enestående optiske og optoelektroniske egenskaber. Det er et miljøvenligt materiale, der lover til realisering af fuldfarvebelysning og displays, i så fald FCQD'erne skal bruges i fast tilstand.

Denne gang, forskergruppen udarbejdede to slags FCQD'er, som kunne udsende klare blå (B-CQD'er) og røde (R-CQD'er) lys i opløsninger under optisk excitation.

Efter at have studeret den optoelektroniske THz-respons af tørre FCQD-partikler med temperaturområde fra 80 til 280 K, de fandt ud af, at R-CQD'er opførte sig som en optisk isolator i 0,2-1,2 THz-området, mens B-CQD'er oplevede isolator-til-halvleder-overgang med stigende THz-strålingsfrekvens og temperatur. Optisk konduktans og vigtige fysiske parametre for FCQD'er kunne udledes fra THz-transmittansspektre.

Disse resultater forklarer mekanismen bag dette fænomen og ville føre til mere tilstrækkelig forståelse af de grundlæggende fysiske egenskaber ved FCQD'er.

Dette er første gang, videnskabsmænd anvendte THz TDS til undersøgelse af tørre CQD'er. Og et interessant fænomen med isolator-til-halvleder-overgang i FCQD'er i THz-båndbredde blev observeret eksperimentelt, hvilket indikerer, at CQD'erne kan bruges til at realisere de avancerede THz optoelektroniske materialer og enheder.