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
QuantumFrontiers
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)