論文の概要: Red Emission from Copper-Vacancy Color Centers in Zinc Sulfide Colloidal
Nanocrystals
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.04223v1
- Date: Tue, 10 Jan 2023 22:05:20 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-12 18:22:16.996641
- Title: Red Emission from Copper-Vacancy Color Centers in Zinc Sulfide Colloidal
Nanocrystals
- Title（参考訳）: 硫化亜鉛コロイドナノ結晶における銅空色中心からの赤色発光
- Authors: Sarah M. Thompson, C\"uneyt \c{S}ahin, Shengsong Yang, Michael E.
Flatt\'e, Christopher B. Murray, Lee C. Bassett, and Cherie R. Kagan
- Abstract要約: 赤、緑、青はそれぞれR-Cu、G-Cu、B-Cuと呼ばれる。
サブバンドギャップ放出は、点欠陥によって生じる局所電子状態間の光遷移から生じる。
硫化亜鉛(ZnS:Cu)のコロイドナノ結晶(NC)は、特に量子欠陥の生成、単離、測定のホストとして興味深い。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Copper-doped zinc sulfide (ZnS:Cu) exhibits down-conversion luminescence in
the UV, visible, and IR regions of the electromagnetic spectrum; the visible
red, green, and blue emission is referred to as R-Cu, G-Cu, and B-Cu,
respectively. The sub-bandgap emission arises from optical transitions between
localized electronic states created by point defects, making ZnS:Cu a prolific
phosphor material and an intriguing candidate material for quantum information
science, where point defects excel as single-photon sources and spin qubits.
Colloidal nanocrystals (NCs) of ZnS:Cu are particularly interesting as hosts
for the creation, isolation, and measurement of quantum defects, since their
size, composition, and surface chemistry can be precisely tailored for
bio-sensing and opto-electronic applications. Here, we present a method for
synthesizing colloidal ZnS:Cu NCs that emit primarily R-Cu, which has been
proposed to arise from the Cu$_{Zn}$-V$_S$ complex, an impurity-vacancy point
defect structure analogous to well-known quantum defects in other materials
that produce favorable optical and spin dynamics. First principles calculations
confirm the thermodynamic stability and electronic structure of
Cu$_{Zn}$-V$_S$. Temperature- and time-dependent optical properties of ZnS:Cu
NCs show blueshifting luminescence and a non-monotonic intensity dependence as
temperature is increased from 19 K to 290 K, for which we propose an empirical
dynamical model based on thermally-activated coupling between two manifolds of
states inside the ZnS bandgap. Understanding of R-Cu emission dynamics,
combined with a controlled synthesis method for obtaining R-Cu centers in
colloidal NC hosts, will greatly facilitate the development of Cu$_{Zn}$-V$_S$
and related complexes as quantum point defects in ZnS.
- Abstract（参考訳）: 銅ドープ硫化亜鉛(zns:cu)は、電磁波スペクトルのuv領域、可視領域、ir領域において下方変換発光を示し、可視赤色、緑色、青色の発光をそれぞれr-cu、g-cu、b-cuと呼ぶ。
サブバンドギャップ放出は、点欠陥によって生じる局所電子状態間の光遷移から生じ、ZnS:Cuは多量の蛍光体材料であり、点欠陥が単一光子源やスピン量子ビットとして優れている量子情報科学の興味深い候補物質となる。
zns:cuのコロイドナノ結晶(ncs)は、そのサイズ、組成、表面化学がバイオセンシングおよび光電子応用のために正確に調整できるため、量子欠陥の生成、単離、測定のホストとして特に興味深い。
本稿では,Cu$_{Zn}$-V$_S$錯体を主成分とするコロイドZnS:Cu NCを合成する方法を提案する。
第一原理計算は、Cu$_{Zn}$-V$_S$の熱力学的安定性と電子構造を確認する。
ZnS:Cu NCsの温度および時間依存性光学特性は、温度が19Kから290Kに増加するにつれてブルーシフト発光と非単調強度依存性を示し、ZnSバンドギャップ内の2つの状態間の熱活性化結合に基づく経験的力学モデルを提案する。
コロイドNCホストにおけるR-Cu中心の制御合成法と組み合わせることで、Cu$_{Zn}$-V$_S$および関連錯体のZnSにおける量子点欠陥としての開発が大幅に促進される。
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