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基于磷化铟的胶体量子点中电子快速弛豫与空穴慢速弛豫

DOI:10.1021/acsnano.9b07969 期刊:ACS Nano 出版年份:2019 更新时间:2025-09-11 14:15:04
摘要: 基于胶体InP的量子点是一种有前景的发光材料,可作为含镉材料的环保替代品。尤其在光电器件应用中,理解载流子在注入过剩能量后如何弛豫至发光态,以及是否全部抵达该目标态至关重要。本研究报道了胶体InP/ZnS和InP/ZnSe核/壳量子点的时间分辨微分透射测量结果。通过光学激发与探测单个跃迁过程,我们能够区分电子与空穴的弛豫行为,进而确定载流子初始过剩能量对弛豫过程的影响。根据能级结构理论,电子会因强声子瓶颈效应而弛豫缓慢,而空穴由于能级间距较近应更易弛豫。但实验发现电子弛豫速度反而快于空穴——这种快速电子弛豫通过高效的类俄歇电子-空穴散射机制实现。另一方面,核壳态间较小的波函数重叠抑制了空穴弛豫。此外,空穴可能被捕获在核壳界面处,导致缓慢脱陷或非辐射复合。这些结果表明:为最大化体系辐射效率,构建能使载流子注入能量接近发光态的器件结构至关重要。
作者: Alexander F. Richter,Michael Binder,Bernhard J. Bohn,Nathan Grumbach,Shany Neyshtadt,Alexander S. Urban,Jochen Feldmann
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研究概述 实验方案 设备清单

研究基于磷化铟的胶体量子点中载流子弛豫动力学,以了解载流子在注入过剩能量后如何弛豫至发射态,以及是否所有载流子都能到达该理想态。

研究表明,尽管单个电子能级间存在较大能隙,但电子-空穴散射仍可实现快速电子弛豫;而空穴弛豫则因俘获过程及核壳态间波函数重叠较小而显著减缓。这些发现对构建量子点发光二极管至关重要,尤其有助于实现电荷注入层的能量匹配以最大化辐射效率。

实验系统在ZnS体带隙(350纳米)处提供的白光探测强度不足,限制了对InP/ZnS量子点中壳层到核态电荷载流子弛豫过程的研究。

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