| Title: |
Infrared Imaging using thermally stable HgTe/CdS nanocrystals |
| Authors: |
Zhang, Huichen; Prado, Yoann; Alchaar, Rodolphe; Lehouelleur, Henri; Cavallo, Mariarosa; Dang, Tung Huu; Khalili, Adrien; Bossavit, Erwan; Dabard, Corentin; Ledos, Nicolas; Silly, Mathieu; Madouri, Ali; Fournier, Daniele; Utterback, James; Pierucci, Debora; Parahyba, Victor; Potet, Pierre; Darson, David; Ithurria, Sandrine; Diroll, Benjamin; Climente, Juan; Lhuillier, Emmanuel |
| Contributors: |
Physico-chimie et dynamique des surfaces (INSP-E6); Institut des Nanosciences de Paris (INSP); Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); Nanophotonique et optique quantique (INSP-E15); Laboratoire de Physique et d'Etude des Matériaux (UMR 8213) (LPEM); Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris); Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); QUAD : Physique Quantique et Dispositifs; Laboratoire de physique de l'ENS - ENS Paris (LPENS); Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Département de Physique de l'ENS-PSL; École normale supérieure - Paris (ENS-PSL); Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL); Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Département de Physique de l'ENS-PSL; Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL); Synchrotron SOLEIL (SSOLEIL); Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N); Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); Acoustique et optique pour les nanosciences et le quantique (INSP-E14); Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); New Imaging Technologies (NIT); Argonne National Laboratory Lemont (ANL); Universitat Jaume I = Jaume I University; ANR-19-CE24-0022,COPIN,Détecteur plasmonique à nanoCristaux colloïdaux: une nouvelle filière pour l'OPtoélectronique INfrarouge(2019); ANR-19-CE09-0017,FRONTAL,Nanocristaux Colloïdaux Dopés Infrarouges(2019); ANR-23-CE50-0025,Emap,Microscopie de photoemission comme sonde locale du profil d'énergie des cellules solaires(2023); ANR-19-CE09-0026,GRaSkop,Tuning Giant Rashba Spin-Orbit Coupling in Polar Single Layer Transition Metal Dichalcogenides(2019); ANR-20-ASTR-0008,NITquantum,Design et fabrication d'un plan focal dans le proche infrarouge à base de nanocrisrtaux(2020); ANR-21-CE24-0012,BRIGHT,Diode électroluminescente infrarouge brillante par exaltation du couplage lumière-matière(2021); ANR-21-CE09-0029,MixDFerro,Heterostructures à dimensions mixtes sous contrôle ferroélectrique 2D(2021); ANR-22-CE09-0018,QuickTera,Nanocristaux de HgTe une nouvelle plateforme pour l'optoélectronique THz(2022); ANR-22-CE09-0037,OperaTwist,Etude in operando de la modulation de propietes electroniques des hetero-bicouche twistées(2022); ANR-22-CE50-0025,EXOSIL,Silicium exotique : films de clathrates de silicium(2022); European Project: 756225,ERC-2017-STG,ERC-2017-STG,blackQD(2018); European Project: 101086358,ERC-2022-COG,ERC-2022-COG,AQDtive(2024) |
| Source: |
ISSN: 1530-6984. |
| Publisher Information: |
CCSD; American Chemical Society |
| Publication Year: |
2024 |
| Subject Terms: |
HgTe; infrared imaging core-shell thermal stability HgTe nanocrystals; infrared; imaging; core-shell; thermal stability; nanocrystals; [PHYS]Physics [physics]; [CHIM]Chemical Sciences |
| Description: |
International audience ; Transferring nanocrystals (NCs) from the laboratory environment toward practical applications has raised new challenges. HgTe appears as the most spectrally tunable infrared colloidal platform. Its low-temperature synthesis reduces the growth energy cost yet also favors sintering. Once coupled to a read-out circuit, the Joule effect aggregates the particles, leading to a poorly defined optical edge and large dark current. Here, we demonstrate that CdS shells bring the expected thermal stability (no redshift upon annealing, reduced tendency to form amalgams, and preservation of photoconduction after an atomic layer deposition process). The electronic structure of these confined particles is unveiled using k.p self-consistent simulations showing a significant exciton binding energy of ∼200 meV. After shelling, the material displays a p-type behavior that favors the generation of photoconductive gain. The latter is then used to increase the external quantum efficiency of an infrared imager, which now reaches 40% while presenting long-term stability. |
| Document Type: |
article in journal/newspaper |
| Language: |
English |
| Relation: |
info:eu-repo/semantics/altIdentifier/arxiv/2402.13745; info:eu-repo/semantics/altIdentifier/pmid/38608158; info:eu-repo/grantAgreement//756225/EU/Optoelectronic of narrow band gap nanocrystals/blackQD; info:eu-repo/grantAgreement//101086358/EU/Toward active nanophotonic using colloidal quantum dots/AQDtive; ARXIV: 2402.13745; PUBMED: 38608158 |
| DOI: |
10.1021/acs.nanolett.4c00907 |
| Availability: |
https://hal.science/hal-04565623; https://hal.science/hal-04565623v1/document; https://hal.science/hal-04565623v1/file/coreshell_v21_merged.pdf; https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c00907 |
| Rights: |
https://hal.science/licences/copyright/ ; info:eu-repo/semantics/OpenAccess |
| Accession Number: |
edsbas.84EB62DC |
| Database: |
BASE |