Numerical Optimization of the Lifetime and Quantum Yield of LiYF4:Pr³⁺ Nanocrystals

verfasst von

Simon Spelthann, Jonas Thiem, Oliver Melchert, Rajesh Komban, Michael Steinke, Christoph Gimmler, Ayhan Demircan, Axel Ruehl, Detlev Ristau

Abstract

Lanthanide nanoparticles offer potential in nanoscale photonics due to their high lifetime and quantum yield. However, surface quenching degrades these properties, requiring time-consuming experimental optimization. Here, we present a versatile Monte-Carlo approach that accurately predicts the lifetimes and quantum yields of lanthanide nanoparticles. Based on a Bayesian optimization algorithm, we optimize the geometry and doping concentration of nanocrystals resulting in simulated quantum yields of >60% and lifetimes of >30µs. This approach saves 95 % time compared to experimental methods and holds promise for applications such as nanoparticle lasers or quantum memories.

Organisationseinheit(en)

PhoenixD: Simulation, Fabrikation und Anwendung optischer Systeme
Institut für Quantenoptik
QUEST Leibniz Forschungsschule

Externe Organisation(en)

Fraunhofer-Zentrum für Angewandte Nanotechnologie (CAN)

Typ

Aufsatz in Konferenzband

Publikationsdatum

13.03.2024

Publikationsstatus

Veröffentlicht

Peer-reviewed

Ja

ASJC Scopus Sachgebiete

Elektronische, optische und magnetische Materialien, Atom- und Molekularphysik sowie Optik, Biomaterialien, Radiologie, Nuklearmedizin und Bildgebung

Elektronische Version(en)

https://doi.org/10.1117/12.3000339 (Zugang: Geschlossen)