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水冰月,单量子点中库伦效果诱导的巨大光电流增强效应

  6个月前 (05-16)     236     0
简介:单量子点中库伦作用诱导的巨大光电流增强效应...

因为量子约束效应,半导体量子点具有相似原子的分立能级,使其成为量子信息处理的载体之一而被广泛研讨。现在,自组织成长的半导体量子z3点在单光子源、羁绊光子对和自旋量子比特方面现已完成了许多重要使用。此外,作为第三代太阳能电池的量子点太阳能电池具有潜在的高光电转化功率的长处,因而研讨和了解量子点中载流子的激起和传输进程对进步光电转化功率有重要意义。关于根据量子点的太阳能电池,在载流子的激起和传输进程中会构成不同激子态,包括不同数目的电子和空穴。为了进步转化功率,电子水冰月,单量子点中库伦作用诱导的巨大光电流增强效应和空穴间的库伦招引构成的激子解离进程被广泛研讨,而同种电荷间的库伦排挤对载流子隧穿的影响则有待探究。

共振激起单量子点光电男科医院流是单自旋量子比特初始水冰月,单量子点中库伦作用诱导的巨大光电流增强效应化和勘探的一种常用办法,且能够在单电荷的水平上研讨激子的动力学。中国科学院物理研讨所/北京凝聚态物理国家研讨中心光物理要点水冰月,单量子点中库伦作用诱导的巨大光电流增强效应实验室许秀来课题组一向致力于量子点光电特性的研讨作业,在前期的作业中使用单量子点光电流办法完成了高保真度的空穴自旋初零一乐土始化(Phys. Rev. B 90, 24130用爱调教3 (2014))和水平磁场下暗激子的高精度勘探(Phys. Rev. Applied 8, 064018 (20丰17))。最近,博士生彭凯同学在许秀来研讨员指导下,使用单量子点光电流方水冰月,单量子点中库伦作用诱导的巨大光电流增强效应法发现了单量子点中库伦诱导的巨大的光电流增强现象,并从理论上剖析水冰月,单量子点中库伦作用诱导的巨大光电流增强效应了该现象发生的机制是由空穴间的千佛山库伦相互作用导致隧穿速率添加构成的。相关成果宣布在Phys. Rev. Applied 11, 024015(2019)。

为了研讨单个量子点的光电特性,他们制备了嵌有量子点的肖特基器材,器材示意图如图1(a)所示。经过电压调制的单量子点光谱,确认了量子点不同激子态的能量,如图1(b)所示。比较于包括一个空穴和一个深深房a电子的中性激子(X0),带正电激子(X+)包括两个空穴和一个电子,因为多出的空穴的库伦作用,能量比中性激子(X0)高。故为了完成X+的共振激起,需求两步双色激起,示意图如图2 (a)和(b)所示。当一束激光共振激起X0时,在外电场作用下,因为电子具有较小的有用质量,它会很快地隧穿出量子点。而空穴具有较长的寿数,能够作为初态由第二束激光共振激起到X+态。X+中的电子会很快隧穿出量子点,留下两个空穴。此刻空穴间的库伦排挤作用会使一个空穴以较快的速率隧穿出量子点,而另一个空穴则能够作为初态被僵尸夜总会再次激起到X+态。这种空穴间的库伦排挤导致的加快隧穿和空穴的重复使用能够使X+的光电流比较X0有大幅度增强。如图2(性爱巴士c)所示,在高激起功率下,双色激起的X+光电流(蓝线)比X0的光电流增强了30倍左右。经过丈量X0和X+的饱满功率光电流谱,并结合四能级速率方程,能够得到单空穴的隧穿时刻为3.96 ns,而双空穴时的空穴隧穿时刻为0.14 ns,因而能够估测空穴间的库伦排挤作用使空穴的隧穿速率有了约30scan倍的进步。经过研讨不同culture电场下的空穴隧穿行为,使用WKB模型拟合得出空穴间的库伦相互作用使空穴的隧穿势垒降低了8.05 meV,与光谱成果共同。该作业使用光电流办法初次定量研讨了单个量子点中库伦诱导的巨大的光电流增强现象,为在纳米标准单电荷水平上了解量子点太阳能电池中的光电转化进程以及进步量子功率供给了物理根底。

该作业得姚晨和凌潇肃那段被曲解的往事到了国家自然科学基金(同意号:61675228,11721404, 51761145104, 11874419)、中科院先导科技专项(同意号:XDB07000000,XDB28000000)、中科院科研仪器设备研发项辱母案经过目(mt4同意号:YJKYYQ20180036)和中科院立异穿插团队项目的支撑。(来历:中科院物理所)

文章链接:

https://journals.aps.or水冰月,单量子点中库伦作用诱导的巨大光电流增强效应g/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.8.064018

https://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied雷峰塔.11.024015

图 1 (a)器材结构示意图;(b)电压调制的单量子点发光光谱。

图 2 (a)双色共振激起X+光电洛阳景点流示意图;(b)X0和X+的光电流发生示意图;(c)双色激产后恢复发的X+光电流谱。黑线为单色激起X0的光电流谱。红线与蓝线的E+L的功率比为50:1500。

图 3 (a)(b)X水冰月,单量子点中库伦作用诱导的巨大光电流增强效应+的两步饱满光ipz电流,图(b)中红线为X0的饱满光电流;(c)空穴隧穿时刻和艾克斯奥特曼饱满光电流随电场的改变。

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