Espectroscopía de fotoluminiscencia resuelta en el tiempo de nanocristales semiconductores y otros fluoróforos

Resumen

Este artículo presenta un procedimiento experimental sobre la fotoluminiscencia resuelta en el tiempo. Se describirá el hardware utilizado en muchas configuraciones de conteo de fotones individuales y se presentará un procedimiento básico. Esto tiene como objetivo ayudar a los estudiantes y experimentadores a comprender los parámetros clave del sistema y cómo configurarlos correctamente en configuraciones de fotoluminiscencia resueltas en el tiempo.

Resumen

La fotoluminiscencia resuelta en el tiempo (TRPL) es una técnica clave para comprender la fotofísica de los nanocristales semiconductores y los materiales emisores de luz en general. Este trabajo es un manual para la configuración y realización de TRPL en nanocristales y materiales relacionados utilizando sistemas de recuento de fotones individuales (SPC). Las fuentes básicas de error en la medición pueden evitarse teniendo en cuenta la configuración experimental y la calibración. Se discutirán las propiedades del detector, la tasa de conteo, la respuesta espectral, las reflexiones en configuraciones ópticas y los ajustes específicos de la instrumentación para el conteo de fotones individuales. La atención a estos detalles ayuda a garantizar la reproducibilidad y es necesaria para obtener los mejores datos posibles de un sistema SPC. El objetivo principal del protocolo es ayudar a un estudiante de TRPL a comprender la configuración experimental y los parámetros de hardware clave que generalmente se deben comprender para obtener datos útiles de TRPL en muchas configuraciones comunes de conteo de un solo fotón. El propósito secundario es servir como un cebador condensado para el estudiante de espectroscopía experimental de luminiscencia resuelta en el tiempo.

Introducción

La fotoluminiscencia resuelta en el tiempo (TRPL) es un método importante y estándar para estudiar la fotofísica de materiales luminiscentes. Los sistemas de medición TRPL pueden ser configuraciones abiertas construidas por el experimentador o pueden ser unidades autónomas compradas directamente a un fabricante. Las configuraciones abiertas se consideran superiores a las unidades TRPL de "caja cerrada" porque permiten un control más experimental y formas adicionales de recopilar datos útiles; sin embargo, exigen una comprensión más completa de la medición. TRPL se emplea ampliamente en el desarrollo de dispositivos luminiscentes y sie....

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Protocolo

1. Preparación

1. Siga todos los procedimientos de seguridad del equipo y del láser para el laboratorio. Realice siempre las alineaciones con la mínima potencia láser posible. Use gafas de seguridad láser adecuadas.
2. Verifique el espectro PL de la muestra antes de conectar la salida a la configuración SPC. Asegúrese de que el espectro se vea como se esperaba y que no haya luz láser de excitación presente. Es posible que sea necesario reducir el PL debilitando la fuente de excitación o utilizando filtros de densidad neutra.
   NOTA: Advertencia: demasiada luz puede dañar permanentemente el detector SP....

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Resultados

En la Figura 3 se muestra una curva de decaimiento SPC estándar. El aumento inicial se desplazó para que el pico corresponda al tiempo cero (este no es el caso en los datos brutos debido a los retrasos electrónicos y ópticos). La relación señal-fondo es de aproximadamente 100 porque esta muestra tiene una fosforescencia larga pero débil. Se observa claramente una reflexión débil en la escala logarítmica, que se produce unos 50 ns después del pico .......

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Discusión

Hay varios parámetros importantes controlados por el usuario en cualquier configuración de SPC que deben ser entendidos por el usuario. Estos parámetros explicarán las limitaciones del método SPC para TRPL, permitirán al usuario solucionar problemas de configuración más fácilmente si algo sale mal y ayudarán a comprender los pasos críticos que se requieren efectivamente para una buena recopilación de datos. Además, diferentes muestras a menudo requerirán diferentes configur.......

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Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
AOM	Isomet	1260C
Laser	Alphalas	Picopower
Laser	Coherent	Enterprise
MCS	Becker-Hickl	PMS-400
PMT	Becker-Hickl	HPM100-50
PMT	Hamamatsu	H-7422
SPCM	Becker-Hickl	EMN130