Article de méthode

Spectroscopie de photoluminescence résolue en temps de nanocristaux semi-conducteurs et d’autres fluorophores

DOI :

10.3791/64101

⸱

4 août 2022

1Department of Physics, University of Alberta

Dans cet article

Résumé

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Cet article présente un mode d’emploi expérimental sur la photoluminescence résolue en temps. Le matériel utilisé dans de nombreuses configurations de comptage de photons uniques sera décrit et un mode d’emploi de base sera présenté. L’objectif est d’aider les étudiants et les expérimentateurs à comprendre les paramètres clés du système et à les régler correctement dans des configurations de photoluminescence résolues en temps.

Résumé

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La photoluminescence résolue dans le temps (TRPL) est une technique clé pour comprendre la photophysique des nanocristaux semi-conducteurs et des matériaux électroluminescents en général. Ce travail est une introduction à la mise en place et à la réalisation de TRPL sur des nanocristaux et des matériaux connexes à l’aide de systèmes de comptage de photons uniques (SPC). Les sources d’erreur de base dans la mesure peuvent être évitées en tenant compte de la configuration expérimentale et de l’étalonnage. Les propriétés du détecteur, le taux de comptage, la réponse spectrale, les réflexions dans les configurations optiques et les paramètres spécifiques de l’instrumentation pour le comptage des photons uniques seront discutés. L’attention portée à ces détails permet d’assurer la reproductibilité et est nécessaire pour obtenir les meilleures données possibles d’un système SPC. L’objectif principal du protocole est d’aider un étudiant de TRPL à comprendre la configuration expérimentale et les paramètres matériels clés que l’on doit généralement comprendre afin d’obtenir des données TRPL utiles dans de nombreuses configurations courantes de comptage de photons uniques. L’objectif secondaire est de servir d’introduction condensée pour l’étudiant de la spectroscopie de luminescence expérimentale résolue en temps.

Introduction

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La photoluminescence résolue dans le temps (TRPL) est une méthode importante et standard pour l’étude de la photophysique des matériaux luminescents. Les systèmes de mesure TRPL peuvent être des configurations ouvertes construites par l’expérimentateur ou des unités autonomes achetées directement auprès d’un fabricant. Les configurations ouvertes sont considérées comme supérieures aux unités TRPL « en boîte fermée » car elles permettent un contrôle plus expérimental et des moyens supplémentaires de collecter des données utiles ; Cependant, ils exigent une compréhension plus complète de la mesure. TRPL est largement utilisé dans le dév....

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Protocole

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1. Préparation

  1. Suivre tous les équipements et les procédures de sécurité laser pour le laboratoire. Faites toujours des alignements avec la puissance laser la plus faible possible. Portez des lunettes de sécurité laser appropriées.
  2. Vérifiez le spectre PL de l’échantillon avant de connecter la sortie à la configuration SPC. Assurez-vous que le spectre ressemble à ce que l’on attend et qu’aucune lumière laser d’excitation n’est présente. Il peut être nécessaire de réduire le PL en affaiblissant la source d’excitation ou en utilisant des filtres à densité neutre.
    REMARQUE : Attention : trop de lu....

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Résultats

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Une courbe standard de décroissance du SPC est illustrée à la figure 3. La montée initiale a été décalée de manière à ce que le pic corresponde au temps zéro (ce qui n’est pas le cas dans les données brutes en raison des retards électroniques et optiques). Le rapport signal/bruit de fond est d’environ 100 car cet échantillon a une phosphorescence à longue durée de vie mais faible. Une faible réflexion est clairement observable sur l’échelle logarithmique, qui se produit environ 50 ns après l.......

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Discussion

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Il existe plusieurs paramètres importants contrôlés par l’utilisateur dans toute configuration SPC qui doivent être compris par l’utilisateur. Ces paramètres expliquent les limites de la méthode SPC pour TRPL, permettent à l’utilisateur de dépanner plus facilement la configuration en cas de problème et aident à comprendre les étapes critiques qui sont effectivement requises pour une bonne collecte de données. De plus, différents échantillons nécessitent souvent des paramètres système différents, c’est-à-dire qu’il n’est .......

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Déclarations de divulgation

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L’auteur ne déclare aucun intérêt financier concurrent.

Remerciements

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Le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada finance cette recherche. Merci à Xiaoyuan Liu d’avoir effectué l’ajustement de la figure 3 et à Dundappa Mumbaraddi d’avoir fourni l’échantillon de pérovskite dopé aux terres rares. Merci à Julius Heitz d’avoir mis à disposition la référence20 .

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
AOMIsomet1260C
LaserAlphalasPicopower
LaserCoherentEnterprise
MCSBecker-HicklPMS-400
PMTBecker-HicklHPM100-50
PMTHamamatsuH-7422
SPCMBecker-HicklEMN130

Références

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Lakowicz, J. Principles of Fluorescence Spectrscopy 3rd Ed. , Springer. (2006).
  2. Sharma, A., Schulman, S. G. Introduction to Fluorescence Specroscopy. , (1999).
  3. Wolfbeis, O. S. Fluorescence Spectrscopy: New Methods and Applications. , (1993).
  4. Hamamatsu Photonics K.K..

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Réimpressions et autorisations

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Mots-clés

Comptage de photons uniquesmat riaux fluorescentsmontage exp rimentalpropri t s du d tecteurr ponse spectraler flexions optiquesspectroscopie de luminescence
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