Полупроводниковые нанокристаллы проявляют уникальные оптические характеристики, которые можно легко перестраивать изменением размера частицы. Эти свойства квантовых точек открывают возможности для новых достижений в таких областях, как лазеры, светодиоды, элементы солнечных батарей и биометки. Однако люминесценция нанокристаллов индивидуальных веществ, как и люминесценция большинства молекулярных фрагментов, проявляет прерывистый характер.
Фотолюминесценция множества молекул и нанокристаллов определяется интенсивными флуктуациями, известными как «мерцания»; в связи с этим их люминесценция периодически «включается» и «выключается», даже при продолжительном фотовозбуждении. Изначально было предположено, что в полупроводниковых нанокристаллах периоды «погасания» соответствуют заряженному состоянию наночастицы, т.к. её фотолюминесценция может иногда погасать из-за процессов безызлучательного электронного перехода (Рис. 1). В течении более чем десятилетия исследований полностью не «мерцающие» нанокристаллы никто так и не синтезировал, а явление мерцания осталось непонятным. Авторы работы сообщают о тройной полупроводниковой системе CdZnSe/ZnSe («ядро-оболочка»), которая проявляет продолжительную непрерывную люминесценцию. Неожиданным является то, что эти нанокристаллы стабильно люминесцируют, будучи заряженными. Это показано многополосным спектром люминесценции и малым временем жизни фотовозбужденных носителей заряда.
Квантовые точки двойного селенида (CdZnSe) синтезированы и покрыты оболочкой ZnSe с использованием различных методик, приведённых в литературе. Электронная микроскопия высокого разрешения показала, что полученные нанокристаллы слегка вытянуты (Рис. 2). Измерения фотолюминесценции отдельных частиц (Рис. 3) производились на конфокальном микроскопе. Фотолюминесценция от единичных нанокристаллов проявляла довольно необычный характер. Она периодически «включалась» (Рис.4) на сравнительно большое время (от миллисекунд до часов, при этом мерцания отсутствовали). Чтобы смоделировать необычные оптические свойства квантовых точек CdZnSe/ZnSe, авторы работы смягчили обрывистую форму потенциала квантового ограничения, характерную для типичных нанокристаллов «ядро-оболочка». Они предположили, что степень легирования линейно зависит от расстояния до центра наночастицы.
Эффект мерцания значительно понижает эффективность квантовых точек во многих приложениях, особенно в тех, где требуется продолжительное испускание единичных фотонов. Предложенные в работе «немерцающие» нанокристаллы могут найти применение в таких областях, как одномолекулярные биометки и лазеры с низким порогом генерации.
