Synthèse et caractérisation de nanocristaux CdSe/CdS à coque plate 

Synthèse et caractérisation de nanocristaux CdSe/CdS à coque plate 

Motivations Nous avons vu que les propriétés des nanocristaux de semi-conducteurs dépendent prin cipalement de la composition, de la taille et de la forme du cœur et de la coque les compo sant. L’effet de la forme anisotrope des nanocristaux suscite toujours un fort engouement grâce à leurs propriétés optiques particulières et la possibilité de les assembler en struc tures organisées [65, 66, 67, 68, 59].

Pour l’instant les synthèses les plus développées pour obtenir des nanocristaux de forme anisotrope utilisent une croissance suivant un axe cristallin préférentiel, l’axe c de la struc ture cristallographique wurtzite (nous ne discuterons pas dans ce manuscrit des crois sances assistées par particules métalliques). Les nanocristaux obtenus sont des nano bâtonnets [17, 66, 69];

des nano-fils, dans le cas de facteur de forme de plus de 20 : 1 (notation longueur suivant c : épaisseur suivant a ou b) [70, 71]; ou des multipodes, dans le cas de germes de départ d’une autre structure cristalline [72, 73, 74].

Les nano-bâtonnets et nano-fils peuvent être considérés comme des objets quasi unidi mensionnels car leurs propriétés électroniques et optiques dépendent uniquement de leur diamètre, leur longueur étant grande devant le rayon de Bohr de l’exciton (confinement 2D).

La synthèse de tels systèmes anisotropes est devenue possible grâce à la forte affi 55 III.1. Motivations nité des acides phosphoniques pour les facettes perpendiculaires à l’axe cristallin c. Ils induisent alors une vitesse de croissance suivant l’axe c bien plus importante que celle pour les directions perpendiculaires [75].

A cause de cette asymétrie, la structure fine du premier exciton de ces nanocristaux se retrouve modifiée. Ceci a notamment pour effet d’augmenter le poids des transitions faisant intervenir les dipôles de transitions linéaires suivant l’axe du nano-bâtonnet, notamment au niveau de l’émission. Cet effet lié au confi nement quasi 2D est amplifié par un effet diélectrique dû à la forme anisotrope de ces objets.

L’effet diélectrique est un effet classique qui, à l’interface entre un milieu diélec trique et un objet diélectrique de forme anisotrope, réduit les champs électriques polarisés perpendiculairement à l’objet [76]. Cet effet a été mis en évidence pour de nombreux nanocristaux en forme de nano-bâtonnet ou nano-fil [77, 78, 79]. Les bâtonnets de CdSe présentent alors une émission fortement polarisée rectilignement, suivant l’axe c.

Cette polarisation 1D de l’émission a été mesurée expérimentalement [17, 65, 80, 81] et calcu lée théoriquement [82, 83, 56, 84]. En utilisant des acides phosphoniques, il est aussi possible de faire croître une coque en forme de bâtonnet autour de cœurs sphériques. Nous citerons par exemple le système le plus connu : CdSe/CdS [85, 66, 72, 78].

Il a été montré que cette hétéro-structure dans laquelle le trou est localisé dans le cœur de CdSe alors que l’électron est délocalisé dans tout le nano-bâtonnet, présente aussi une émission polarisée linéairement [85]. Il a été alors proposé que la coque, à cause de ces différences de paramètre de maille avec le cœur,

induirait une pression anisotrope sur le cœur qui alors affecterait la structure fine du premier exciton dans le même sens que dans le cas de nanocristaux composés d’un cœur allongé [85]. Malheureusement, à notre connaissance, la polarisation de l’émission de ces nanocristaux par des effets de pression anisotrope n’a toujours pas été clairement isolé des effets diélectriques.