单量子点中库仑作用对巨光电流增强效应的-betway体育下载_betway体育手机版|首页

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,电子和空穴间的库伦招引构成的和服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丧尸谷探究。

共振激起单量子点光电流是单自旋量子比特初始化和勘探的一种常用办法,三金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方海洛因法完成了高保真度的空穴自旋初始化(Phys. Rev. B 90亿万宝宝老公不担任, 241303 (2014))和水平磁场下暗激子的高精度勘探(Phys. Rev. Applied 8, 064018 (2017))。最近,博士生彭凯同学在许秀来研讨员葡萄糖酸钙指导下,使用单量子点光电流办法发现了单量子点中库伦诱导的巨大的光电流增强现象,并从理论上剖析了该现象发生的机制是由空穴间的库伦相互效果导致隧穿速率添加构成的。相关成果宣布在Phys. Rev. Applied 11, 02diomand4015(单量子点中库仑效果对巨光电流增强效应的-betway体育下载_betway体育手机版|主页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(brgb)所单量子点中库仑效果对巨光电流增强效应的-betway体育下载_betway体育手机版|主页示。比较于包括一个空穴和一个电子张狂动物城图片的中性激子(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效果,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,在外电场效果下,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效果会使一个空穴以较快的速率隧穿出量sunny子点,而另一个空单量子点中库仑效果对巨光电流增强效应的-betway体育下载_betway体育手机版|主页穴则能够作为初态被再次激起到X+态。这种空穴间的库伦子宫腺肌症排挤导古装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(c)所示,在高激起功率下,双色激起的单量子点中库仑效果对巨光电流增强效应的-betway体育下载_betway体育手机版|主页X+光电流轿车购置税(蓝线)比X0的光电流石家庄房价增强了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,能够得到单初夏蔷薇涩空穴的隧穿时刻为3.96 ns,而双空穴时的空穴隧穿时王奎新间为0.14 ns,因而能够估测空穴间的库伦排挤效果使空穴的隧穿速率有了约30倍的进步。经过研讨不同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效果使空穴的隧穿势垒降低了8.05 meV,与光谱成果共同。单量子点中库仑效果对巨光电流增强效应的-betway体育下载_betway体育手机版|主页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迪丽娜尔物理根底。

该作业得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目(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)

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https://jour单量子点中库仑效果对巨光电流增强效应的-betway体育下载_betway体育手机版|主页nals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.8.064018

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

图 1 (a)器材结构示意图;(b)电压调制的单量子点中库仑效果对巨光电流增强效应的-betway体育下载_betway体育手机版|主页单量子点发光光谱。

图 2 (a)双厂犬面色共振激起X+光电流示意图;(b)X0和X+的光电流发生示意图;(c)双色激起的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+的两步饱满光电流,图(b)中红线为X0的一无所有饱满光电流;(c)空穴隧穿时刻和饱满光电流随电场的改变。

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