具有梯度合金壳层的胶体半导体量子阱中的亚单激子光增益阈值
应用物理
2020-08-26 v1 介观与纳米尺度物理
材料科学
摘要
胶体半导体量子阱已成为可用于溶液可加工光产生（包括胶体激光器）的有前景的材料平台。然而，依赖于其光增益的应用由于常见 II-VI 族半导体纳米晶中光放大的多激子性质而面临根本性的复杂问题。这不理想地提高了光增益阈值，并因快速的非辐射俄歇衰减而缩短了净增益寿命。在此，我们展示了在专门设计的 CdSe/CdS@CdZnS 核/冠@梯度合金壳层胶体量子阱中实现了亚单激子水平的光增益阈值。这种源于受阻俄歇复合以及量子阱大吸收截面的、每粒子系综平均增益阈值 Ng = 0.80（每粒子）使我们能够在低至 800 nJ cm-2 的泵浦能量密度下观察到放大自发辐射，这比此前所有胶体半导体纳米晶中报道的最佳值至少好三倍。此外，实现了 800 ps 的长光增益寿命以及 2,000 cm-1 的模态增益系数。最后，利用这些梯度壳层量子阱，我们展示了在 7.5 micro-joule cm-2 超低激光阈值下工作的垂直腔面发射胶体激光器。这些结果向着实现溶液可加工电驱动胶体激光器迈出了重要一步。
引用
@article{arxiv.1906.06913,
title = {Sub-single exciton optical gain threshold in colloidal semiconductor quantum wells with gradient alloy shelling},
author = {Nima Taghipour and Savas Delikanli and Sushant Shendre and Mustafa Sak and Mingjie Li and Furkan Isik and Ibrahim Tanriover and Burak Guzelturk and Tze Chien Sum and Hilmi Volkan Demir},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.06913},
year = {2020}
}