Study of the blinking reduction in thick-shell CdSe/CdS colloidal semiconductor nanocrystals - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2012

Study of the blinking reduction in thick-shell CdSe/CdS colloidal semiconductor nanocrystals

Etude de la réduction du phénomène de clignotement dans les nanocristaux semi-conducteurs de CdSe/CdS à coque épaisse

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Abstract

Semiconductor colloidal nanocrystals exhibit a blinking phenomenon, which appears as an obstacle for many applications. In this work we were interested in the suppression of the blinking phenomenon in nanocrystals composed of a CdSe core and a thick CdS shell. We developed an easy, rapid and robust protocol for the synthesis of thick-shell CdSe/CdS non-blinking semiconductor nanocrystals. The study of the temperature dependence of the optical properties of these nanocrystals at the single particle level led us to determine the origin of the blinking suppression in these structures. We evidenced the thermal activation of the non-radiative Auger recombination, which is responsible for blinking in these nanocrystals. This thermal activation is linked to the temperature dependence of the electron localisation. At cryogenic temperature, these nanocrystals are negatively charged and exhibit excellent optical properties : they have a radiative lifetime shorter than 10 ns and a 100 % quantum yield. These remarkable features allowed the direct study of the nanocrystals magneto-optic properties. These results open the way to the design of nanocrystals with a 100 % quantum yield at room temperature.
Les nanocristaux semi-conducteurs colloïdaux présentent un phénomène de clignotement qui s'avère être un obstacle pour de nombreuses applications. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à la suppression du phénomène de clignotement dans les nanocristaux constitués d'un coeur de CdSe et d'une coque épaisse de CdS. Nous avons mis au point un protocole facile à mettre en oeuvre, rapide et robuste, permettant de synthétiser des nanocristaux semi-conducteurs de CdSe/CdS à coque épaisse non-clignotants. L'étude de la dépendance en température des propriétés optiques de ces nanocristaux mesurés à l'échelle individuelle nous a permis de déterminer l'origine de la réduction du clignotement. Nous avons mis en évidence l'activation thermique de la recombinaison Auger non-radiative, cette dernière étant responsable du clignotement dans ces nanocristaux. Cette activation thermique est liée à la dépendence en température de la localisation de l'électron. A basse température, les nanocristaux sont chargés négativement et présentent d'excellentes propriétés optiques : un temps de vie radiatif inférieur à 10 ns et un rendement quantique de 100 %. Ces caractéristiques remarquables ont permis l'étude directe des propriétés magnéto-optiques des nanocristaux. Ces résultats ouvrent la voie à la conception de nanocristaux ayant un rendement quantique de 100 % à température ambiante.
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Dates and versions

pastel-00799228 , version 1 (11-03-2013)

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  • HAL Id : pastel-00799228 , version 1

Cite

Clémentine Javaux. Etude de la réduction du phénomène de clignotement dans les nanocristaux semi-conducteurs de CdSe/CdS à coque épaisse. Science des matériaux [cond-mat.mtrl-sci]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2012. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00799228⟩
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