在电子显微镜下(晶体宽度：14nm)的溴化铯铅纳米晶体。 其中单个原子为可见的点。 图片承蒙苏黎世联邦理工学院和瑞士联邦材料测试与研究实验室的Maksym Kovalenko教授提供。

　　科学家们已经发现像铯铅卤化物量子点这一类纳米晶体之所以能够以如此明亮的颜色发光的原因。 他们也已证实这些纳米晶体的光发射速度极快。以前所研究的量子点，在室温条件下受到激发通常约在20纳秒之后发光。 实验表明，铯铅卤化物量子点在室温下产生光发射只需1纳秒。

　　来自苏黎世联邦理工学院和瑞士联邦材料测试与研究实验室的Maksym Kovalenko教授说：“这些微小的晶体被证明是高亮度和快速发光的光源，比迄今为止所研究的任何其他类型的量子点都更亮、更快。

　　创造了含铯铅卤化物的量子点的Kovalenko教授发现，通过改变化学元素的组成和纳米粒子的大小，他可以制造出各种纳米晶体，在整个可见光谱的颜色范围内发光。

　　现在，来自苏黎世联邦理工学院、瑞士联邦材料测试与研究实验室、IBM苏黎世研究院以及四家美国研究机构所组成的研究团队，正在研究铯铅卤化物铅量子点与其他量子点的不同之处，结果表明，铯铅卤化钙钛矿中最低的激子包含具有高发射性的三重态。

　　首先，团队使用有效质量模型和群体理论来证明存在这种状态的可能性。 然后，将该模型应用于铯铅卤化钙钛矿，并在单纳米晶体的尺度下测量具有尺寸和组成依赖性的荧光。

　　研究团队发现，最低激子的明亮的三重特性引起了卤化铯铅钙钛矿的反常的光子发射速率，并且这些材料在室温和低温下的光发射速度比任何其他半导体纳米晶体分别快大约20倍和1000倍。 研究人员分析了低温荧光光谱的精细结构，以确定这种明亮的三重态激子的存在。

　　由蓝色激光激发的若干绿色发光的钙钛矿量子点的样品。图片承蒙 IBM的研究人员Thilo Stoeferle提供。

　　在许多材料中，最有可能的激发能态是所谓的黑暗状态，在这种状态下的光发射受到了延迟和抑制。 研究小组发现，与许多材料不同，铯铅卤化物量子点最可能的激发能态不是黑暗状态。

　　苏黎世联邦理工学院的材料学教授David Norris说：“这就是它们如此耀眼的原因。”

　　铯铅卤化物量子点不仅明亮，而且生产成本低廉，可应用于电视显示器。未来的另一个应用可能是量子系统的光学模拟。

　　来自IBM的研究人员Rainer Mahrt表示：“由于这些量子点能够快速地发射出光子，所以它们在数据中心和超级计算机的光通信中特别有用，在其中，快速、小型和高效的组件成为核心。

　　研究人员也有兴趣将其结果应用于新材料的开发。该研究为识别其他表现出明亮激子的半导体提供了标准，对光电子器件具有潜在的意义。

　　Norris说：“现在我们已经明白了为什么这些量子点是如此明亮，我们也就可以考虑设计制造具有相似甚至更好特性的其他材料。”

　　来源：中国激光杂志社

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