Сотрудники физического факультета МГУ — участники НОШ «Фотонные и квантовые технологии. Цифровая медицина» — совместно с коллегами с химического факультета исследовали особенности поглощения коллоидных гетероструктурных нанопластинок на основе селенида кадмия в режиме однофотонного стационарного возбуждения экситонов мощными наносекундными лазерными импульсами. Результаты позволят использовать оптически активные полупроводниковые наноструктуры с контролируемыми оптоэлектронными свойствами при создании лазерных сред и нелинейно-оптических ограничителей. Работа опубликована в журнале Results in Physics.
Полупроводниковые нанокристаллы, в которых движение носителей заряда ограничено в одном, двух или трех направлениях, интересны для применения в оптоэлектронных устройствах: светоизлучающих диодах, солнечных элементах, датчиках и прочих. Они обладают уникальными свойствами, которые можно контролировать разными способами.
В своей новой работе сотрудники МГУ имени М.В. Ломоносова совместно с коллегами сосредоточились на хорошо изученном материале для полупроводниковых нанокристаллов — селениде кадмия — и его наиболее перспективной в оптоэлектронике форме — атомарно тонких нанолистах, или нанопластинках.
Ученые исследовали нелинейное пропускание коллоидных нанопластинок ядро/оболочка CdSe/CdS с разной оптической плотностью в режиме однофотонного стационарного возбуждения экситонов при различных интенсивностях накачки. Использование системы такого состава обеспечивает чрезвычайно большое поперечное сечение поглощения и рекордно низкий порог усиления среди подобных коллоидных полупроводниковых нанокристаллов.
«Ранее нами был подробно изучен эффект уменьшения поглощения на частотах экситонных переходов в нанопластинках, а сейчас, изменяя концентрацию нанопластинок в растворе, удалось достичь перехода от режима ограничения поглощения к режиму оптического усиления. Впервые установлена сильная зависимость модуляции поглощения экситонных переходов от концентрации нанопластинок и интенсивности накачки», — прокомментировал доцент физического факультета МГУ Владимир Манцевич.
Обнаруженные нелинейные изменения пропускания растворов нанопластинок были объяснены эффектами заполнения фазового пространства, обмена энергией между экситонными состояниями, процессами переизлучения и экситон-экситонного взаимодействия. Экспериментально продемонстрирована возможность достижения отрицательного поглощения, то есть оптического усиления, в коллоидных растворах нанопластинок. Авторы работы считают, что полученные результаты дают представление об использовании коллоидных полупроводниковых нанопластинок для лазерного применения.
«Энергетический спектр нанопластинок определяется материалом и их толщиной, контролируемой с точностью до одного атомного слоя. Получение лазерной генерации на экситонном переходе в нанопластинках представляет несомненный интерес ввиду возможности варьирования длины волны излучения путем изменения толщины и состава нанокристаллов», — рассказал старший научный сотрудник физического факультета МГУ Александр Смирнов.
Информация предоставлена пресс-службой МГУ имени М.В. Ломоносова
Источник фото: Елена Либрик, «Научная Россия»
