Combined photon-echo, luminescence and Raman spectroscopies of layered ensembles of colloidal quantum dots

Abstract

Low-temperature dynamics in layered ensembles of core-double-shell colloidal CdSe/CdS/ZnS quantum dots is studied using different experimental techniques, including photoluminescence and absorption spectroscopy, luminescence microscopy, photon echo, transmission electronic microscopy and Raman scattering. A combination of different techniques clarify the nature and hierarchy of relaxation processes in the quantum dot (QD)-composite under study for a broad range of temperatures and timescales. The parameters of local phonons in QDs was found coincident by luminescence and Raman spectroscopies. Different contributions to optical spectra broadening has been recognized and attributed to certain properties of QDs: quantum size effect, electron-phonon coupling, spectral diffusion and natural excited state lifetime.

Электрон-Фононное Взаимодействие В Композитах С Колллоидными Квантовыми Точками: Исследование Методами Люминесцентной Спектроскопии И Комбинационного Рассеяния Света

“…Ранее нами были исследованы образцы, представляющие собой тонкие слои двухоболочечных коллоидных КТ CdSe/CdS/ZnS, высаженных на стеклянную подложку [14,17,18]. В настоящей работе исследованы те же самые КТ, внедренные в твердые матрицы: замороженный толуол и полиизобутилен (ПИБ).…”

“…Разработка новых материалов на основе КТ требует изучения на фундаментальном уровне динамических процессов в КТ, тогда как поиск новых люминесцентных меток связан с прояснением вопроса о взаимодействии КТ с твердыми матрицами, в частности, электрон-фононном взаимодействии [8][9][10][11]. Одним из наиболее эффективных методов исследования динамических свойств примесных твердотельных материалов является спектроскопия фотонного эха [12][13][14], однако классическая люминесцентная спектроскопия, дополненная температурными измерениями, также может быть эффективной в исследованиях такого типа [15]. Потенциал данной техники существенно расширяется при совместном использовании других экспериментальных техник, в частности, низкочастотного комбинационного рассеяния света (КРС), где колебательные характеристики (энергия фононов) могут быть измерены напрямую [16].…”

Controllable Excitation of Surface Plasmon Polaritons in Graphene‐Based Semiconductor Quantum Dot Waveguides

“…[22] The remarkable feature of QDs is the ability to tune their photoluminescence frequencies to the desired spectral range by changing their shape and geometrical sizes. [23] At the same time, such a point emitter becomes an excellent source of near-field excitations when a suitable distance to the surface is chosen. [24,25] However, for efficient excitation of plasmon polaritons in graphene (under condition ℏ𝜔 < 2𝜇 c , where ℏ𝜔 is the photon energy of the pump field), QD photoluminescence in the mid-wave infrared (MWIR, 3 − 6 μm) range is required, which significantly reduces the choice of semiconductors for their fabrication.…”

Cryogenic Correlative Single‐Particle Photoluminescence Spectroscopy and Electron Tomography for Investigation of Nanomaterials

“…[29] Comparative studies of spectroscopic and structural properties conducted on the same batch of QD nanoparticles have yielded insights. [30][31][32] However,most PL studies of single quantum dots have not correlated the physical structure and orientation of each specific QD or cluster of QDs that gives rise to the observed spectrum and blinking dynamics.Afew studies have correlated the physical structure of individual QDs with some details of their PL, yielding interesting observations.F or example,recent work has shown arelationship between quantity and location of surface defects and PL efficiencies in quantum dot-in-rod nanostructures. [33] Similarly,t he PL emission polarization of single quantum dots was matched to high-resolution room-temperature transmission electron microscope (TEM) images of the same quantum dot.…”

“…Comparative studies of spectroscopic and structural properties conducted on the same batch of QD nanoparticles have yielded insights . However, most PL studies of single quantum dots have not correlated the physical structure and orientation of each specific QD or cluster of QDs that gives rise to the observed spectrum and blinking dynamics.…”