Kvantne pike ohranjajo svoj sijaj pod toploto po dvojni modifikaciji.

Kvantne pike so pokazale izboljšano toplotno stabilnost po podvrženem dvojni modifikaciji, v skladu s študijo, ki so jo vodili raziskovalci na Univerzi Koç. Raziskava, objavljena v Nanoscale, razkriva, da spreminjanje notranje kristalne rešetke in površine perovskitnih kvantnih pik znatno izboljša njihovo sposobnost ohranjanja svetlosti in strukturne celovitosti pri visokih temperaturah. Neobdelane kvantne pike se začnejo razgraditi pri približno 60 ° C, medtem ko modificirane različice ohranjajo svojo zmogljivost do 80 ° C. Študija se osredotoča na kvantne pike cezijevega svinčevega jodida (CsPbI3), ki so cenjene zaradi svojih optičnih in elektronskih lastnosti, zlasti v rdečih in bližnjih infrardečih aplikacijah.

Vendar pa se ti nanokristalli soočajo z izzivi zaradi svoje inherentno nestabilne kristalne strukture. Izpostavljenost toploti, svetlobi ali okoljskim dejavnikom povzroča strukturne spremembe, ki uvajajo napake. Te napake delujejo kot poti za razpršitev energije kot toplota, ne pa kot svetloba, pojav, ki se imenuje neradiativna rekombinacija.

Drugič, pasivirali so površine kvantnih pik z uporabo kombinacije kloridnih in jodidnih ionov. Ta pristop je bil namenjen krepitvi notranje strukture in zunanjega sloja nanokristalov. Znanstveniki so sintetizirali tri vrste kvantnih pik: nedotaknjeno CsPbI3, kobaltno dopirano in srebro dopirano. Vsak vzorec je bil podvržen temperaturnim razponom od 20 ° C do 80 ° C. Za oceno učinkov temperature na vzorce so se uporabljale različne analitske metode.

Tehnike, kot so rentgenska difrakcija, transmisijska elektronska mikroskopija, fotoluminiscenčna spektroskopija, fotoluminiscenca s časovno ločljivostjo, ultravijolična vidna absorpcijska spektroskopija in infrardeča spektroskopija s Fourierjevo transformacijo, so pomagale slediti strukturnim in optičnim spremembam. Neobdelane kvantne pike CsPbI3 so pokazale opazno izkrivljanje rešetke in pomembno ugasnitev emisije nad 60 ° C. Ko so se temperature dvignile, se je kristalna rešetka omekšala, kar je privedlo do izgube površinskih ligandov in nastajanja napak, ki so ovirale svetlobno emisijo.

Nasprotno pa so kobaltne in srebrne spremenjene kvantne pike ohranile svojo kubično morfologijo, pokazale minimalno agregacijo delcev in vzdržale robustno, dobro opredeljeno svetlobno emisijo do 80 ° C. To kaže, da so spremembe učinkovito podaljšale okno toplotne stabilnosti za približno 20 ° C. Analiza življenjske dobe vzburjenega stanja je pokazala, da so spremenjeni materiali doživeli veliko manjše povečanje termično aktivirane neradiativne rekombinacije. V primerjavi z neobdelanimi kvantnimi pikami se je stopnja neradiativne rekombinacije v spremenjenih vzorcih povečala za manj kot 60%.

Z srebrom dopirane kvantne pike so najbolje delovale v smislu strukturne stabilnosti, pri čemer so pokazale minimalno širitev rešetke med segrevanjem. 5% Poleg tega so s srebrom dopirane točke pokazale najmanjše zmanjšanje širine elektronskega pasovnega razpona, ki ga povzroča toplota. Ugotovitve poudarjajo pomen združevanja notranjih in zunanjih sprememb za izboljšanje toplotne odpornosti kvantnih pik. S krepitvijo kristalne rešetke in stabilizacijo površine se dvojna strategija hkrati ukvarja z več mehanizmi okvare. To bi lahko odprlo pot za bolj trajnostne naprave na osnovi kvantnih pik v optoelektroniki, vključno z LED-ji, zasloni in sončnimi celicami.

Prihodnje delo se bo verjetno osredotočilo na optimizacijo razmerja dopinga in pasivacijskih protokolov, da se doseže še večja stabilnost in učinkovitost.