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La distorsión de la red en los puntos cuánticos de perovskita de haluro de plomo conduce a una vacancia fina y un latido cuántico de excitón coherente CRÉDITO DICP |
Resumen:
Un grupo de investigación dirigido por el Prof. WU Kaifeng del Instituto de Física Química de Dalian (DICP) de la Academia de Ciencias de China (CAS) en colaboración con el Dr. Peter C. Sercel, del Centro de Semiconductores Inorgánicos Orgánicos Híbridos para Energía, informó recientemente sobre el uso de distorsión de red en puntos cuánticos de perovskita de haluro de plomo (QD) para controlar su estructura fina de excitón.
La distorsión reticular de los puntos cuánticos de perovskita induce un latido cuántico coherente
Dalian, China | Publicado el 9/9/2022
El estudio fue publicado en Nature Materials el 8 de septiembre.
Es bien sabido que la forma o la anisotropía del cristal en los QD, que son diminutas nanopartículas semiconductoras, conduce a una división de energía de sus excitones ópticamente brillantes (pares de huecos de electrones unidos), conocida como división de estructura fina (FSS). Estos excitones forman un campo de juego importante para la ciencia de la información cuántica. Por ejemplo, el excitón FSS se puede utilizar para el control coherente de los estados cuánticos para la computación cuántica o para pares de fotones entrelazados con polarización en la óptica cuántica, aunque para este último es importante suprimir el alcance de la división.
Tradicionalmente, el estudio de FSS generalmente requiere uno o solo algunos QD a la temperatura del helio líquido debido a su sensibilidad al tamaño y la forma del QD. Medir, y mucho menos controlar, el FSS a nivel de conjunto parece imposible a menos que todos los puntos sean casi idénticos.
En este estudio, utilizando absorción transitoria a nivel de conjunto polarizada en femtosegundos, los investigadores observaron FSS claro con excitón brillante en QD de perovskita CsPbI3 procesada en solución, que se manifiesta como latidos cuánticos de excitón (oscilaciones periódicas de trazas cinéticas).
«Más sorprendentemente, la frecuencia de batido, que está determinada por la energía FSS, de una muestra determinada puede controlarse continuamente cambiando la temperatura. Este es un resultado sin precedentes, lo que significa que los científicos ahora pueden controlar FSS simplemente por temperatura”, dijo el profesor WU.
Los investigadores también encontraron que el FSS dependiente de la temperatura está relacionado con la red interesante y altamente dinámica de las perovskitas de haluro de plomo. Bajar la temperatura condujo a un marco de yoduro de plomo octaédrico más distorsionado.
Dado que estos QD de fase ortorrómbica en realidad todavía estaban restringidos por la familia pseudocúbica de planos cristalinos, los cálculos mostraron que la distorsión de la red conduce a evitar el cruce de la brecha de estructura fina entre los excitones brillantes. Esta brecha fue responsable del FSS observado y pudo detectarse en una muestra de conjunto a pesar de la heterogeneidad del tamaño y la forma del QD.
«La distorsión de la red en las perovskitas CsPbI3 es bien conocida en la comunidad fotovoltaica, ya que está relacionada con el problema de la estabilidad de fase de las células solares de perovskita, pero nadie la ha relacionado experimentalmente con la estructura fina del excitón», dijo el profesor WU. «Nuestro estudio muestra que esta propiedad material puede usarse para controlar la división de excitones brillantes en puntos cuánticos para tecnologías de información cuántica».
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