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Single Nanocrystal Spectroscopy of Shortwave Infrared Emitters.
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2018-11-30 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsnano.8b07578 Sophie N Bertram 1 , Boris Spokoyny 1 , Daniel Franke 1 , Justin R Caram 2 , Jason J Yoo 1 , Ryan P Murphy 3 , Matthew E Grein 3 , Moungi G Bawendi 1
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2018-11-30 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsnano.8b07578 Sophie N Bertram 1 , Boris Spokoyny 1 , Daniel Franke 1 , Justin R Caram 2 , Jason J Yoo 1 , Ryan P Murphy 3 , Matthew E Grein 3 , Moungi G Bawendi 1
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Short-wave infrared (SWIR) emitters are at the center of ground-breaking applications in biomedical imaging, next-generation optoelectronic devices, and optical communications. Colloidal nanocrystals based on indium arsenide are some of the most promising SWIR emitters to date. However, the lack of single-particle spectroscopic methods accessible in the SWIR has prevented advances in both nanocrystal synthesis and fundamental characterization of emitters. Here, we demonstrate an implementation of a solution photon correlation Fourier spectroscopy (s-PCFS) experiment utilizing the SWIR sensitivity and time resolution of superconducting nanowire single-photon detectors to extract single-particle emission linewidths from colloidal indium arsenide/cadmium selenide (InAs/CdSe) core/shell nanocrystals emissive from 1.2 to 1.6 μm. We show that the average single InAs/CdSe nanocrystal fluorescence linewidth is, remarkably, as narrow as 52 meV, similar to what has been observed in some of the most narrowband nanostructured emitters in the visible region. Additionally, the single nanocrystal fluorescence linewidth increases with increasing shell thickness, suggesting exciton–phonon coupling as the dominant emission line-broadening mechanism in this system. The development of the SWIR s-PCFS technique has enabled measurements of spectral linewidths of colloidal SWIR-emissive NCs in solution and provides a platform to study the single NC spectral characteristics of SWIR emitters.
中文翻译：
短波红外发射器的单纳米晶体光谱学。
短波红外（SWIR）发射器是生物医学成像，下一代光电设备和光通信领域突破性应用的中心。迄今为止，基于砷化铟的胶体纳米晶体是一些最有前途的SWIR发射体。但是，SWIR中缺少可使用的单粒子光谱方法，这阻止了纳米晶体合成和发射体基本特性的发展。在这里，我们演示了利用超导纳米线单光子探测器的SWIR灵敏度和时间分辨率从胶体砷化铟/硒化镉（InAs / （CdSe）核/壳纳米晶体的发射波长为1.2至1.6μm。我们显示，平均单个InAs / CdSe纳米晶体荧光线宽显着窄至52 meV，类似于在可见区中一些最窄带的纳米结构发射器中观察到的宽度。另外，单纳米晶体的荧光线宽随着壳厚度的增加而增加，表明激子-声子耦合是该系统中主要的发射线展宽机制。SWIR s-PCFS技术的发展使得能够测量溶液中胶体SWIR发射NC的光谱线宽，并为研究SWIR发射器的单个NC光谱特性提供了一个平台。另外，单纳米晶体的荧光线宽随着壳厚度的增加而增加，表明激子-声子耦合是该系统中主要的发射线展宽机制。SWIR s-PCFS技术的发展使得能够测量溶液中胶体SWIR发射NC的光谱线宽，并为研究SWIR发射器的单个NC光谱特性提供了一个平台。另外，单纳米晶体的荧光线宽随着壳厚度的增加而增加，表明激子-声子耦合是该系统中主要的发射线展宽机制。SWIR s-PCFS技术的发展使得能够测量溶液中胶体SWIR发射NC的光谱线宽，并为研究SWIR发射器的单个NC光谱特性提供了一个平台。
更新日期：2018-11-30
中文翻译：
短波红外发射器的单纳米晶体光谱学。
短波红外（SWIR）发射器是生物医学成像，下一代光电设备和光通信领域突破性应用的中心。迄今为止，基于砷化铟的胶体纳米晶体是一些最有前途的SWIR发射体。但是，SWIR中缺少可使用的单粒子光谱方法，这阻止了纳米晶体合成和发射体基本特性的发展。在这里，我们演示了利用超导纳米线单光子探测器的SWIR灵敏度和时间分辨率从胶体砷化铟/硒化镉（InAs / （CdSe）核/壳纳米晶体的发射波长为1.2至1.6μm。我们显示，平均单个InAs / CdSe纳米晶体荧光线宽显着窄至52 meV，类似于在可见区中一些最窄带的纳米结构发射器中观察到的宽度。另外，单纳米晶体的荧光线宽随着壳厚度的增加而增加，表明激子-声子耦合是该系统中主要的发射线展宽机制。SWIR s-PCFS技术的发展使得能够测量溶液中胶体SWIR发射NC的光谱线宽，并为研究SWIR发射器的单个NC光谱特性提供了一个平台。另外，单纳米晶体的荧光线宽随着壳厚度的增加而增加，表明激子-声子耦合是该系统中主要的发射线展宽机制。SWIR s-PCFS技术的发展使得能够测量溶液中胶体SWIR发射NC的光谱线宽，并为研究SWIR发射器的单个NC光谱特性提供了一个平台。另外，单纳米晶体的荧光线宽随着壳厚度的增加而增加，表明激子-声子耦合是该系统中主要的发射线展宽机制。SWIR s-PCFS技术的发展使得能够测量溶液中胶体SWIR发射NC的光谱线宽，并为研究SWIR发射器的单个NC光谱特性提供了一个平台。
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