Beyond confinement : synthetic routes to colloidal bulk nanocrystals

In deze scriptie wordt de synthese en optimalisatie van colloïdale bulk-nanokristallen (BNC’s) beschreven, met als doel hun inzet als hoogwaardige optische versterking media voor lage-drempel-laser werking in het rood-groene spectrale gebied. In vergelijking met quantum dots (QD’s) vertonen BNC’s langere optische versterking levensduren en verminderde Auger-recombinatie, dankzij hun grotere afmetingen. Aanvankelijk richtte het onderzoek zich op de synthese van gedoteerde Ruddlesden-Popper perovskiet-nanokristallen. De lage optische versterking van deze materialen beperkte echter hun praktische toepasbaarheid. CdS-BNC’s, gesynthetiseerd via een langzame injectiemethode, vertoonden daarentegen uitstekende optische versterking en laserwerking in het groene gebied. Deze eigenschappen werden verder verbeterd door introduceren van een compositiegradiënt, een ZnS-schil en nabehandelingen met acetaat-ligand. Tijdens de groei van de deeltjes werd een splitsing in deeltjesgrootte waargenomen. Deze verdween wanneer de toevoer van reactanten werd gestopt en de deeltjes thermische behandeld werden bij hoge temperatuur. Dit gedrag werd toegeschreven aan grootteafhankelijke stabiliteit, met een kritische grens van ongeveer 8 nm voor kristallisatie van de zincblende naar wurtzite-fase. Deze synthetische strategie werd vervolgens toegepast voor de ontwikkeling van CdSe-BNC’s, waarbij hoge synthesetemperaturen leidden tot deeltjes met hogere fasezuiverheid en verbeterde optische versterking eigenschappen. Geoptimaliseerde CdSe/CdS kern/schil-structuren vertoonden breedbandige laserwerking in het rode gebied. Tot slot zijn gelegeerde Cd(Se,S)-BNC’s ontwikkeld, waarbij de emissie door veranderingen in de anionverhouding kon worden verschoven van het rode naar het groene spectrale gebied. Raman- en XRD-analyses bevestigden hierbij de homogeniteit van de legering. Dit werk biedt een veelzijdig synthetisch kader voor colloïdale CdX (X = S, Se) BNC’s met indrukwekkende optische versterking eigenschappen en legt de basis voor de volgende generatie van oplossing-verwerkbare lasers.