ACS Nano:单个等离子体纳米天线的增强型光电流和电泵量子点发射

将胶体半导体量子发射器简单、经济地集成到基于芯片的设备上，具有彻底改变光电和量子光子技术的潜力，因而获得了巨大的发展势头。量子点（QDs）既是高效的光采集剂，又是固态发射器，具有卓越的光学和电学特性可调性、高量子产率以及与芯片集成的灵活兼容性，是理想性能的重要纳米材料。然而，其较低的自发辐射率（∼100 MHz）和快速相消妨碍了高速量子光子应用。尽管人们对光泵浦 QD-等离子纳米腔体结构进行了广泛研究，但对于光子电路平台内可扩展集成至关重要的稳健电泵浦单个 QD-等离子纳米天线器件尚未实现。

近段时间，来自英国剑桥大学物理系卡文迪什实验室纳米光子学中心的Junyang Hang教授及其团队采用一种稳健的自下而上的方法成功地制造出了电泵单 QD-等离子纳米天线，通过引入超薄电子阻挡聚合物层，实现了单个纳米天线长期稳定的电致发光，旨在揭示量子约束的斯塔克效应，为获得可扩展的量子光源以及在环境条件下运行的高速、可调谐光电系统奠定了基础。

结果显示，QD 集成等离子结的强大光致发光行为，并从单个纳米天线中获得了长时间的电致发光，这种紧凑的纳米间隙几何形状在 2 V 时可诱导 QD 电致发光产生超过 60 meV 的显著量子约束斯塔克偏移，QDs 的加速发射率以超过 10 GHz 的时钟速度连接快速电子设备。

电致发光中的斯塔克偏移

总之，这项技术的多功能性将其适用性扩展到了跨越可见光和近红外波长的各种量子发射器，促进了集成光子学和高速、波长可调光电器件中大规模量子光源的开发，未来纳米天线增强电荷转移研究提供了一个有趣的平台，为在纳米尺度上理解和操纵催化、电化学和光电提供了机会。

参考文献：

Huang J, Hu S, et. Enhanced Photocurrent and Electrically Pumped Quantum Dot Emission from Single Plasmonic Nanoantennas. ACS Nano. 2024 Jan 12. doi: 10.1021/acsnano.3c10092. Epub ahead of print. PMID: 38215048.