【资讯】量子点-中红外发光二极管LED

中红外光学源，在气体传感和环境监测领域具有重要应用价值。   

近日，芝加哥大学Augustin Caillas, Xingyu Shen，Philippe Guyot-Sionnest在Nature Photonics上发文，开发了一种新型溶液加工的5μm电致发光光源。

该发光二极管light-emitting diode，LED，通过将HgSe/CdS 胶体量子点colloidal quantum dots，CQDs的级联带内电致发光与共振等离子体蝴蝶结天线bowtie antennas相结合。蝴蝶结天线不仅作为电极，还构成了珀塞尔Purcell效应增强空腔，将电能引导至纳米间隙，从而大幅提升发射效率。

实验表明，该元件表现出了强烈的偏振带内电致发光，能量转换效率power conversion efficiency，PCE超过5%，比不具备蝴蝶结天线结构的参考元件提升了270 倍。发射上升和下降时间均为20ns，这证实了起源于电致发光。

这种方法展示了珀塞尔Purcell效应，在增强中红外光源方面的优势，为新型红外光电元件的开发提供了前景。

Purcell-enhanced mid-infrared cascade light-emitting diodes.珀塞尔增强型中红外级联发光二极管

图1 | 模拟结果

图2 | 实验制备蝴蝶结结构bowtie发光二极管LED

图3 | 蝴蝶结结构bowtie元件的电致发光electroluminescence，EL时间响应实验采用溶液法合成的HgSe/CdS核壳量子点作为发光层。

通过电子束光刻技术在蓝宝石衬底上，制备了金质的蝴蝶结天线阵列，80纳米的纳米间隙同时作为电极和光学谐振腔。将量子点溶液滴铸在天线上形成薄膜后，施加电压即可驱动电子在量子点间级联跃迁，产生中红外发光。天线结构的珀塞尔效应极大地增强了量子点的辐射速率，抑制了非辐射损耗，从而大幅提升效率。

参考文献： 中国光学期刊网

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