Plus gros n’est pas plus rapide
Bigger is not faster
Meng Zhu, Benoit Mahler, Julien Houel, Florian Kulzer, Gilles Ledoux et Christophe Dujardin (équipe Luminescence), en collaboration avec des collègues de Moscou ont publié un article intitulé "Perspectives for CdSe/CdS spherical quantum wells as rapid-response nano-scintillators" dans la revue Nanoscale
Meng Zhu, Benoit Mahler, Julien Houel, Florian Kulzer, Gilles Ledoux et Christophe Dujardin (Luminescence), in collaboration with a colleague from Moscow, published a paper entitled "Perspectives for CdSe/CdS spherical quantum wells as rapid-response nano-scintillators" in the journal Nanoscale.
Les scintillateurs inorganiques sont des matériaux qui émettent de la lumière sous l'effet des rayonnements ionisants et jouent donc un rôle important pour leur détection dans un large éventail d'applications. En particulier, les émetteurs ultra-rapides sont essentiels pour la mise en œuvre de systèmes de détection à temps de vol haute-résolution, qui sont nécessaires pour développer la nouvelle génération de scanners pour l’imagerie médicale, comme résumé dans le défi 10-ps challenge. Dans ce contexte, les nanoparticules de semi-conducteurs à gap direct sont des candidats prometteurs.
Ce travail explore l'effet de l'épaisseur de la couche extérieure sur la réponse temporelle des nanoscintillateurs de type puits quantiques colloïdaux sphériques CdS/CdSe/CdS. En combinant modélisation et spectroscopie résolue en temps sous excitation aux rayons X, il montre que, de manière surprenante, il n'y a aucun avantage à utiliser des particules de plus grand diamètre afin de favoriser la génération de multiexcitons. Au contraire, l'extinction Auger compense le nombre plus élevé d'excitons par particule, tandis que les particules de plus grande taille entraînent des défauts qui ralentissent les performances temporelles. Ce résultat aura des répercussions importantes sur les développements futurs des scintillateurs à base de nanoparticules de semiconducteurs.
Ce travail explore l'effet de l'épaisseur de la couche extérieure sur la réponse temporelle des nanoscintillateurs de type puits quantiques colloïdaux sphériques CdS/CdSe/CdS. En combinant modélisation et spectroscopie résolue en temps sous excitation aux rayons X, il montre que, de manière surprenante, il n'y a aucun avantage à utiliser des particules de plus grand diamètre afin de favoriser la génération de multiexcitons. Au contraire, l'extinction Auger compense le nombre plus élevé d'excitons par particule, tandis que les particules de plus grande taille entraînent des défauts qui ralentissent les performances temporelles. Ce résultat aura des répercussions importantes sur les développements futurs des scintillateurs à base de nanoparticules de semiconducteurs.
Inorganic scintillators are materials that emit light under ionizing radiation and therefore play an important role for its detection in a wide range of applications. In particular, ultra-fast emitters are crucial for the implementation of very precise time-of-flight detection systems, which are needed to meet the 10-picosecond challenge. In this context, nanoparticles of direct bandgap semiconductors are among the promising candidates.
In this contribution, we explore the effect of shell thickness on the time response of CdS/CdSe/CdS spherical-quantum-well nanoscintillators. Our combination of modelling and time-resolved spectroscopy under X-ray excitation demonstrates that, surprisingly, there is no benefit to using larger particles in order to favor multiexciton generation. On the contrary, Auger quenching does in fact compensate the higher number of excitons per particle, while the larger particle sizes lead to defects that slow down the overall timing performance; these mechanistic insights have important implications for guiding future development of semiconductor nanopaticle-based scintillators.
In this contribution, we explore the effect of shell thickness on the time response of CdS/CdSe/CdS spherical-quantum-well nanoscintillators. Our combination of modelling and time-resolved spectroscopy under X-ray excitation demonstrates that, surprisingly, there is no benefit to using larger particles in order to favor multiexciton generation. On the contrary, Auger quenching does in fact compensate the higher number of excitons per particle, while the larger particle sizes lead to defects that slow down the overall timing performance; these mechanistic insights have important implications for guiding future development of semiconductor nanopaticle-based scintillators.
