Ultra-narrow and widely tunable Mn^(2+) Emission from Single Nanocrystals of ZnS-CdS alloy
广泛研究的Mn-杂质半导体纳米晶体总是在橙红色区域中在宽度<= 149 meV的窄能量窗口上表现出光致发光（PL），并且具有令人惊讶的大光谱宽度（>= 180 meV），与其假定的类原子起源相反。对单个纳米晶体进行发射测量，并通过从头计算得到支持，我们表明Mn PL发射，事实上，可以（i）在更宽的范围内变化（~ 370 meV）覆盖深绿色-深红色区域和（ii）表现出明显较低的宽度（~ 60-75 meV），从而开启了更新的应用可能性，并需要我们对Mn-杂质半导体纳米晶体的发射的看法发生根本转变。
2013-10-14 cond-mat.mtrl-sci
From wurtzite nanoplatelets to zinc blende nanorods: Simultaneous control of shape and phase in ultrathin ZnS nanocrystals
超薄半导体纳米晶（NC）由于其独特的物理化学性质如强量子限制、大的表面积体积比和巨振子强度而受到越来越多的关注，其中至少一维小于其激子玻尔半径。这些优异的性能高度依赖于半导体NC的形状和晶相。纳米粒子的形状和相态的微小变化可以引起其性质的显著变化。因此，可控地合成半导体NC至关重要。在这里，我们不仅展示了强大的定义良好的ZnS纳米片（NPLs）与激子吸收和发射的合成，而且精确的形状和相位控制的ZnS NC的基础上的软模板策略。我们的方法的关键特征是硫前体量的调节，导致在中等温度（150度）下纤锌矿（WZ）ZnS NPL和锌尖晶石（ZB）ZnS纳米棒（NR）之间的同时形状/相变。紫外-可见吸收光谱和光致发光（PL）光谱显示了WZ-ZnS NPL和ZB-ZnS NRs之间非常不同的光学性质。WZ-ZnS NPL的UV-vis吸收光谱清楚地表现出在ZB-ZnS NR中未观察到的尖锐的激子峰。此外，光致发光特性表明，WZ-ZnS纳米线具有窄的激子发射峰（292 nm），而ZB-ZnS纳米线则具有宽的集体发射带（335、359、395和468 nm）。用密度泛函理论（DFT）模拟了ZnS纳米线吸收光谱中的带间电子跃迁，解释了激子特征的出现.所提出的简单有效的合成策略为进一步合成具有形状和相位控制的纳米晶体开辟了一条新的途径，用于电子学和光子学的高级应用。
2019-07-04 cond-mat.mtrl-sci
Theory of Luminescent Emission in Nanocrystal ZnS:Mn with an Extra Electron
我们考虑了一个额外的电子注入到掺杂的量子点$ZnS:Mn^{2+}$的效果。库仑相互作用以及额外电子与Mn离子态之间的交换相互作用将混合波函数，分裂杂质能级，打破先前的选择规则，改变跃迁几率。利用该模型计算了掺杂量子点的能量、波函数、发光几率和跃迁寿命，并与实验结果进行了比较。我们的计算表明，两个数量级的寿命缩短可以发生在过渡$^4T_1-^6A_1$当一个额外的电子存在。
2003-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Metastability in pressure-induced structural transformations of CdSe/ZnS core/shell nanocrystals
由于表面自由能的影响，在压力下结构转变的动力学和热力学强烈地依赖于颗粒尺寸。通过表面结构、组成和钝化的适当设计，原则上可以制备本体材料无法达到的结构中的纳米晶体。然而，这种极端的尺寸依赖行为的实现很少存在。在这里，我们显示与分子动力学计算机模拟，在模型的CdSe/ZnS核/壳纳米晶体的核心高压结构可以在环境条件下通过调整壳的厚度亚稳态。在纳米晶体与厚壳，我们还观察到一个纤锌矿到NiAs的转变，这不会发生在纯散装材料。这些现象与从表面的非均质成核到晶核中的均质成核的原子转变机制的根本变化有关。我们的研究结果为扩大可用纳米材料的范围提供了一条新的途径。
2012-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
PEG- and PVP-assisted wet-chemical synthesis of ZnS nanocrystals via hydrothermal and co-precipitation methods for route-dependent structural and bandgap tuning
Ghulam Ishaq Khan Institute of Engineering Sciences and Technology（古拉姆·伊沙克汗工程科学与技术学院）；University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
本研究通过PEG和PVP辅助的湿化学法合成ZnS量子点，利用水热和共沉淀方法实现结构和带隙调制，PVP表现出更好的分散性和生长抑制效果。
2026-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Inhomogeneous Broadening of the Exciton Band in Optical Absorption Spectra of InP/ZnS Nanocrystals
在这项工作中，我们模拟了InP/ZnS胶体量子点（QD）系综的光吸收谱（OA）中第一激子带的展宽过程。已经提出了一个唯象模型，考虑到激子-声子相互作用的影响，并允许一个分析的影响的静态和动态类型的原子无序的温度变化的光谱特性的问题。为了改变模型系统中静态无序的程度，我们使用了一个参数$δ$，它表征了整个系综中量子点的尺寸色散。此外，我们已经计算了温度的变化的最大值和激子峰的半宽度的变化在单个纳米晶体（$δ$ = 0），以及积分OA带的QD系综与不同值的$δ$ = 0.6 - 17%。模拟结果与2.1nm InP/ZnS纳米晶的OA谱测量数据进行了比较（$δ$ = 11.1%）和2.3 nm在6.5 K-RT的温度范围内，量子点的OA谱带（$δ$ = 17.3%）具有很好的一致性，静态无序对量子点OA谱带的不均匀展宽的贡献超过90%.计算实验表明，积分OA带的最大温度漂移与单个光子带中激子峰的温度漂移一致。在这种情况下，一个可靠的估计的基本激子-声子相互作用的参数可以。同时，指定的参数的值，从OA光谱的温度展宽计算，可以显着不同于真实的，由于在真正的量子点系综的静态原子无序的影响。
2019-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Red Emission from Copper-Vacancy Color Centers in Zinc Sulfide Colloidal Nanocrystals
铜掺杂硫化锌（ZnS：Cu）在电磁波谱的UV、可见光和IR区域中表现出下转换发光;可见红光、绿光和蓝光发射分别被称为R-Cu、G-Cu和B-Cu。亚带隙发射产生于由点缺陷产生的局部电子态之间的光学跃迁，使得ZnS：Cu成为多产的磷光体材料和量子信息科学的有趣的候选材料，其中点缺陷作为单光子源和自旋量子比特表现出色。ZnS：Cu的胶体纳米晶体（NC）作为量子缺陷的产生、隔离和测量的宿主是特别有趣的，因为它们的尺寸、组成和表面化学可以精确地定制用于生物传感和光电应用。在这里，我们提出了一种方法，用于合成胶体ZnS：Cu NC的发射主要是R-Cu，这已被提出产生的Cu $_{Zn}$ -V $_S$复杂，杂质空位点缺陷结构类似于众所周知的量子缺陷，在其他材料中产生有利的光学和自旋动力学。第一性原理计算证实了Cu $_{Zn}$ -V $_S$的热力学稳定性和电子结构。温度和时间依赖的ZnS：Cu纳米晶体的光学性质显示蓝移发光和异常的高原强度的依赖性，随着温度从19 K增加到290 K，为此，我们提出了一个经验动力学模型的基础上热激活的两个流形的状态之间的耦合内的ZnS带隙。了解R-Cu发射动力学，结合控制合成方法获得R-Cu中心的胶体NC主机，将大大促进发展的Cu $_{Zn}$ -V $_S$和相关的配合物作为量子点缺陷的ZnS。
2023-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Room-temperature quantum emission from $\mathrm{Cu_{Zn}}$-$\mathrm{V_{S}}$ defects in ZnS:Cu colloidal nanocrystals
本研究在室温下观测到ZnS:Cu纳米晶中Cu_Zn-V_S缺陷的量子发射，通过时间门控成像识别并表征，发现其具有闪烁、反聚束及蓝移等特性，为量子技术应用提供了新可能。
2025-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Unveiling Zn incorporation in CuInS$_2$ quantum dots: X-ray and optical analysis of doping effects, structural modifications and surface passivation
本研究利用X射线吸收光谱和时间分辨光学光谱，精确分析了Zn在CuInS$_2$量子点中的掺入机制及其对结构与光学性质的影响，揭示了ZnS壳层的形成与表面钝化作用，为优化量子点光致发光性能提供了依据。
2025-07-15 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Role of Magnetic Coupling in Photoluminescence Kinetics of Mn2+-doped ZnS Nanoplatelets
Mn ~（2+）掺杂的杂质半导体纳米晶体中Mn ~（2+）离子的位置和浓度可以得到不同的耦合机制，这些耦合机制可以显著影响其发光波长和光致发光寿命等光学性质。然而，由于Mn ~（2+）离子与基质之间以及Mn ~（2+）离子之间存在复杂的相互作用，对Mn ~（2+）离子浓度与材料光学性能之间关系的研究仍具有挑战性。在这里，原子级平坦的ZnS纳米片（NPLs）具有均匀的厚度被选为Mn 2+掺杂的基质。利用时间分辨（TR）PL光谱和密度泛函理论（DFT）计算，建立了Mn ~（2+）离子的耦合和PL动力学之间的联系。此外，发现驻留在纳米结构的表面上的Mn 2+离子产生发射态，并且通过Mn 2 +/Mn 2+耦合干扰性质的改变。在一个配置与抑制表面的光学响应的贡献，我们显示的基本物理原因的双和三重指数衰减的DFT方法。我们相信，所提出的掺杂策略和模拟方法的Mn 2+掺杂的ZnS系统是一个通用的平台，研究掺杂剂的位置和浓度依赖的性质，也在其他半导体。
2022-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Mechanisms of Afterglow and Thermally Stimulated Luminescence in UV-irradiated InP/ZnS Quantum Dots
本文首次研究紫外辐照 InP/ZnS 量子点在 7-340 K 的余辉与热释光，揭示载流子经铟、磷悬挂键缺陷复合及热激活与隧穿机制，并测得陷阱激活能约 26-31 meV，为光电子与传感器应用提供新途径。
2025-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Energy Transfer from Individual Semiconductor Nanocrystals to Graphene
从光激发零维系统到金属系统的能量转移在现代材料科学中起着重要作用。一种特别有趣的情况是光激发偶极子和原子级薄金属之间的相互作用。最近发现的石墨烯层允许调查这种现象。在这里，我们报告的荧光从个别的CdSe/ZnS纳米晶体接触单层和几层石墨烯片的研究。能量转移的速率由荧光的强烈猝灭决定。对于单层石墨烯，我们发现的速率为~ 4 ns-1，与基于偶极近似和石墨烯紧束缚描述的模型一致。在接近体积极限之前，该速率随着石墨烯层的数量显著增加。我们的研究量化了石墨烯的能量转移和荧光猝灭，这是光伏器件中新应用的关键特性，也是分子标尺。
2010-03-15 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Spin-polarized Mn$^{2+}$ emission from Manganese-doped colloidal nanocrystals
本文报道了在Mn $^{2+}$掺杂的ZnSe/CdSe核/壳胶体纳米晶体中实现的强量子限制的“0-D”稀磁半导体（DMS）的磁光致发光研究。与它们的3-D（体）、2-D（量子阱）、1-D（量子线）和0-D（自组装量子点）DMS对应物形成鲜明对比，来自这些纳米晶体中Mn $^{2+}$离子的内部\emph{d-d}（$^4T_1 \rightarrow ^6A_1$）跃迁的普遍存在的黄色发射带在施加的磁场中被\emph{not}抑制，并且\emph{does}变为圆偏振。该极化跟踪Mn $^{2+}$磁化，并且伴随着右圆形发射分量和左圆形发射分量之间的相当大的能量分裂，该能量分裂与激子-Mn \emph{sp-d}耦合强度成比例（该耦合强度进而可随尺寸调节）。这些数据突出了强量子限制对DMS纳米材料中磁性离子的激发和发射机制的影响。
2011-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Activation energy distribution in thermal quenching of exciton and defect-related photoluminescence of InP/ZnS quantum dots
热猝灭是降低各种性质的发光体中的辐射过程的效率的重要因素之一。低维结构的发射活性的影响也是由多个相关的合成工艺，治疗制度等参数。在目前的工作中，我们已经调查了激子和缺陷相关的过渡所造成的生物相容性InP/ZnS核/壳纳米晶体的平均尺寸为2.1和2.3 nm的合奏的光致发光的温度依赖性。能级位置的扩散是由于所研究的系综中量子点的尺寸分布。为了定量分析实验数据，我们提出了一个带模型占高斯分布的热激活势垒的光致发光猝灭过程。该模型提供了一个电子从核心到壳层的热逃逸作为激子的非辐射衰变的主要机制。反过来，淬火的缺陷相关的排放主要是通过清空的空穴捕获中心的悬空磷键的基础上。我们揭示了量子点的尺寸分布与激子发光猝灭激活能的分散性之间的相关性。所开发的方法将进一步优化磷化铟基I型量子点能带工程的技术制度和方法。
2021-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Eu-doped CsSrCl$_3$ Large Nanocrystal Clusters with Self-Reduction Effect and Near-Unity Quantum Yield
本研究针对卤化铕钙钛矿蓝色发光材料量子产率低、稳定性差的问题，提出一步法合成具有自还原效应的Eu²⁺掺杂CsSrCl₃大纳米晶团簇，经表面钝化后PLQY达约97%，为无铅蓝发光钙钛矿纳米晶最高值，外延ZnS壳层可显著提升稳定性，为无毒发光材料研究提供新方向。
2025-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Temperature and Pressure Dependent Luminescence Mechanism of Zinc-Blende Structured ZnS:Mn Nanophosphor under UV and X-ray Excitations
本研究通过化学沉淀法合成闪锌矿ZnS:Mn2+纳米荧光粉，揭示其紫外和X射线激发下的稳定发光及自供电机械发光特性，并阐明压力与温度诱导的发光机制及相变猝灭现象。
2024-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Cavity-Mediated Radiative Energy Transfer Enables Stable, Low-Threshold Lasing in Hybrid Quantum Dot-Nanoplatelet Supraparticles
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；University of Palermo（巴勒莫大学）
通过腔体介导的辐射能量传输，实现稳定低阈值激光在混合量子点-纳米片超粒子中的应用，突破传统激光材料的性能限制。
2026-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
