Questo articolo presenta un how-to sperimentale sulla fotoluminescenza risolta nel tempo. Verrà descritto l'hardware utilizzato in molte configurazioni di conteggio di singoli fotoni e verrà presentato un how-to di base. Questo ha lo scopo di aiutare gli studenti e gli sperimentatori a comprendere i parametri chiave del sistema e come impostarli correttamente in configurazioni di fotoluminescenza risolte nel tempo.
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Articolo metodologico
Spettroscopia di fotoluminescenza risolta nel tempo di nanocristalli semiconduttori e altri fluorofori
In questo articolo
Sommario
Abstract
La fotoluminescenza risolta nel tempo (TRPL) è una tecnica chiave per comprendere la fotofisica dei nanocristalli semiconduttori e dei materiali che emettono luce in generale. Questo lavoro è un primer per l'impostazione e l'esecuzione di TRPL su nanocristalli e materiali correlati utilizzando sistemi di conteggio a singolo fotone (SPC). Le fonti di errore di base nella misurazione possono essere evitate prendendo in considerazione l'impostazione sperimentale e la calibrazione. Verranno discusse le proprietà del rivelatore, la velocità di conteggio, la risposta spettrale, le riflessioni nelle configurazioni ottiche e le impostazioni specifiche della strumentazione per il conteggio dei singoli fotoni. L'attenzione a questi dettagli aiuta a garantire la riproducibilità ed è necessaria per ottenere i migliori dati possibili da un sistema SPC. Lo scopo principale del protocollo è quello di aiutare uno studente di TRPL a comprendere la configurazione sperimentale e i parametri hardware chiave che si devono generalmente comprendere al fine di ottenere dati TRPL utili in molte configurazioni comuni di conteggio di singoli fotoni. Lo scopo secondario è quello di fungere da primer condensato per lo studente di spettroscopia sperimentale di luminescenza risolta nel tempo.
Introduzione
La fotoluminescenza risolta nel tempo (TRPL) è un metodo importante e standard per studiare la fotofisica dei materiali luminescenti. I sistemi di misura TRPL possono essere configurazioni aperte costruite dallo sperimentatore o possono essere unità autonome acquistate direttamente da un produttore. Le configurazioni aperte sono considerate superiori alle unità TRPL "a scatola chiusa" perché consentono un controllo più sperimentale e modi aggiuntivi per raccogliere dati utili; Tuttavia, richiedono una comprensione più completa della misurazione. Il TRPL è ampiamente impiegato nello sviluppo di dispositivi luminescenti e dovrebbe esser....
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Protocollo
1. Preparazione
- Seguire tutte le apparecchiature e le procedure di sicurezza laser per il laboratorio. Eseguire sempre gli allineamenti con la minima potenza laser possibile. Indossare occhiali di sicurezza laser adeguati.
- Controllare lo spettro PL dal campione prima di collegare l'uscita alla configurazione SPC. Assicurati che lo spettro appaia come previsto e che non sia presente alcuna luce laser di eccitazione. Potrebbe essere necessario regolare il PL indebolendo la sorgente di eccitazione o utilizzando filtri a densità neutra.
NOTA: Attenzione: troppa luce può danneggiare in modo permane....
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Risultati
Una curva di decadimento SPC standard è mostrata nella Figura 3. L'aumento iniziale è stato spostato in modo che il picco corrisponda al tempo zero (questo non è il caso dei dati grezzi a causa dei ritardi elettronici e ottici). Il rapporto segnale/fondo è di circa 100 perché questo campione ha una fosforescenza longeva ma debole. Una debole riflessione è chiaramente osservabile sulla scala logaritmica, che si verifica circa 50 ns dopo il picco principale di TRPL. Ciò è dovuto alle riflessio.......
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Discussione
In qualsiasi configurazione SPC sono presenti diversi parametri importanti controllati dall'utente che devono essere compresi dall'utente. Questi parametri spiegheranno i limiti del metodo SPC per TRPL, consentiranno all'utente di risolvere più facilmente i problemi della configurazione se qualcosa va storto e aiuteranno a comprendere i passaggi critici che sono effettivamente necessari per una buona raccolta dei dati. Inoltre, campioni diversi richiedono spesso impostazioni di sistema diverse: in altre parole, non è pos.......
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Dichiarazioni
L'autore dichiara di non avere interessi finanziari concorrenti.
Ringraziamenti
Il Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada fornisce finanziamenti per questa ricerca. Grazie a Xiaoyuan Liu per aver eseguito l'adattamento nella Figura 3 e a Dundappa Mumbaraddi per aver fornito il campione di perovskite drogata con terre rare. Grazie a Julius Heitz per aver reso disponibile la referenza20 .
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| 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 |
Riferimenti
- Lakowicz, J. Principles of Fluorescence Spectrscopy 3rd Ed. , Springer. (2006).
- Sharma, A., Schulman, S. G. Introduction to Fluorescence Specroscopy. , (1999).
- Wolfbeis, O. S. Fluorescence Spectrscopy: New Methods and Applications. , (1993).
- Hamamatsu Photonics K.K..
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Ristampe e permessi
