用于胶体量子发射体颜色下转换的双共振纳米结构
光学
2023-10-04 v1 应用物理
摘要
线性颜色转换是一种发射体吸收一个光子然后发射另一个能量更高或更低的光子的过程，分别对应上转换或下转换。在这方面，体积腔的存在在增强吸收与光致发光（PL）方面起着关键作用，因为它允许激发光子与发光材料之间大体积的交互，使颜色转换效率最大化。在此，我们提出了一种由二氧化钛（TiO2）亚波长光栅构成的双共振纳米结构，用于在蓝光照（~460 nm）激发下，增强梯度合金化 CdxZn1-xSeyS1-y 胶体量子点（QDs）发出的 ~530 nm 绿光的颜色下转换效率。通过光栅共振与波导模式的杂化，可在 QD 层内产生大模体积。这使得共振与 QDs 之间的模重叠增加，从而实现大的吸收增强与定制的发射增强。特别地，我们在特定角方向实现了偏振光发射，其最大光致发光增强约 140 倍，并在收集物镜 0.55 数值孔径（NA）内总增强约 34 倍。该增强包含吸收增强、Purcell 增强与定向性增强（即外耦合）。我们以仅约 400 nm（含 TiO2 层）的极薄颜色转换层实现了绿色 QDs 35% 的总吸收。本工作为设计大体积腔以用于吸收/荧光增强的实际应用（如 microLED 显示、探测器或光伏中的颜色下转换）提供了指导。
引用
@article{arxiv.2310.02091,
title = {Dual-resonance nanostructures for colour down-conversion of colloidal quantum emitters},
author = {Son Tung Ha and Emmanuel Lassalle and Xiao Liang and Thi Thu Ha Do and Ian Foo and Sushant Shendre and Emek Goksu Durmusoglu and Vytautas Valuckas and Sourav Adhikary and Ramon Paniagua-Dominguez and Hilmi Volkan Demir and Arseniy Kuznetsov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.02091},
year = {2023}
}
备注
37 pages, 11 figures (4 in maintext, 11 in SI)