Relativistic suppression of Auger recombination in Weyl semimetals
俄歇复合（AR）是电子-空穴湮灭，能量-动量转移到另一个载流子，被认为在具有小带隙的材料中加速。我们从理论上证明了在具有超相对论性电子空穴色散的无隙三维材料Weyl半金属（WSM）中违反了这一规则。也就是说，AR是禁止的能量-动量守恒定律在原型WSM与一个单一的外尔节点，即使在存在的各向异性和倾斜。在实际的多节点WSM中，节点色散的几何相异性使得节点间AR较弱，由于节点数量较多，这进一步被强屏蔽所抑制。而部分AR率之间的节点的同一个节点组是相互相等的，组间的过程是非互易的，使一组的几何保护从AR。我们的计算表明，几何保护可以帮助延长AR寿命的两个数量级，高达纳秒的水平。
2018-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Auger Recombination Lifetime Scaling for Type-I and Quasi-Type-II Core/Shell Quantum Dots
胶体核/壳量子点已经实现了接近1的量子产率，具有发光二极管，激光和电荷分离应用的前景，具有巨大的技术潜力。已知壳厚度以及壳和芯材料的带对准影响这些装置的效率。在许多这样的应用中，提高效率的关键需要对多激子态的深入理解。在这里，我们阐明了壳层厚度和能带排列的双激子俄歇复合寿命的准II型CdSe/CdS和I型CdSe/ZnS核/壳量子点。我们发现双激子俄歇复合寿命随准II型CdSe/CdS核/壳量子点的总体积增加而增加，而与I型CdSe/ZnS核/壳量子点的壳层厚度无关.为了进行这些计算和计算俄歇复合寿命，我们开发了一个低尺度的方法的基础上随机分辨率的身份。数值方法提供了一个框架来研究的双激子俄歇复合寿命的壳层厚度的激子半径的依赖关系，库仑耦合，和密度的最终状态在准II型CdSe/CdS和I型CdSe/ZnS核/壳量子点。
2020-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Killing Auger recombination in nanostructures by carrier spin polarization
在半导体纳米结构中，非辐射俄歇复合由于边界的存在而增强，边界放松了动量守恒，从而消除了这些过程的阈值降低。我们提出了一种通过注入自旋极化载流子来降低俄歇复合率的方法。我们的方法被说明的例子中的量子阱，导带的自旋轨道耦合是可以忽略的相比，价带，因此空穴可以被认为是自旋非极化。俄歇复合的抑制因子由系统的二维特征确定，由电子的费米能和在生长方向上量子化的电子能级的分离的比率给出。我们的预测可以通过实验进行验证，我们讨论了它们对依赖于自旋极化电子注入的半导体激光器的影响。
2016-03-10 cond-mat.mes-hall
Auger recombination of dark excitons in ${\rm WS_2}$ and ${\rm WSe_2}$ monolayers
我们提出了一种新的声子辅助俄歇过程，独特的单层过渡金属二硫属化物（TMDC）的电子能带结构，它主导的基态激子的辐射复合钨基TMDC。使用实验和DFT计算值的激子能量，自旋轨道分裂，光学矩阵元素，和俄歇矩阵元素，我们发现，俄歇过程开始占主导地位的载流子密度低至$10^{9-10}~{\rm cm^{-2}}$，从而提供了一个合理的解释，为这些材料的低量子效率报告。
2016-07-04 cond-mat.mes-hall
Auger recombination in self-assembled quantum dots: Quenching and broadening of the charged exciton transition
在量子点（QD）中，俄歇复合是一种非辐射过程，其中电子-空穴复合能量被转移到另外的载流子。它主要是在胶体量子点中研究的，其中俄歇复合时间在ps范围内并且有效地猝灭光发射。另一方面，在自组装量子点中，俄歇复合对光学性质的影响通常被忽略，假设它被其他过程如自旋和电荷波动所掩盖。在这里，我们使用时间分辨共振荧光来分析俄歇复合及其对单个自组装量子点的光学性质的影响。从激发功率依赖的测量，我们发现一个很长的俄歇复合时间约为500纳秒和约80%的trion跃迁的淬火。此外，我们观察到的trion过渡线宽的扩大高达两个因素。与基于速率方程的模型，我们能够确定隧道和俄歇速率之间的相互作用的基本机制，降低强度和线宽的加宽。这表明，自组装量子点可以作为一个理想的模型系统来研究如何电荷重新捕获过程中，周围的限制载流子的能带结构，影响俄歇过程。我们的研究结果不仅与改善最近进入消费市场的基于胶体QD的发射体和染料的发射特性有关。它们也对更有远见的应用感兴趣，例如基于自组装量子点的量子信息技术。
2016-03-16 cond-mat.mes-hall
Real-time detection of every Auger recombination in a self-assembled quantum dot
俄歇复合是一种非辐射过程，其中电子-空穴对的复合能量被转移到第三载流子。这是胶体量子点中的常见效应，其以低于纳秒的俄歇复合时间猝灭辐射发射。在自组装量子点中，观察到俄歇复合具有微秒量级的长得多的复合时间。在这里，我们使用双色激光激发的激子和trion跃迁的共振荧光在一个单一的自组装量子点，实时监测俄歇过程的每个量子事件。全计数统计的随机电报信号访问的累积量和演示的可调性的Fano因子从泊松分布的子泊松分布的俄歇介导的电子发射从点。因此，俄歇过程可用于通过入射激光强度光学地调谐点的载流子占据;独立于通过栅极电压从储存器隧穿的电子。我们的发现不仅与俄歇过程的理解高度相关，而且还展示了俄歇效应通过光学手段精确控制量子系统中电荷态的前景。
2019-11-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Influence of the Core/Shell Interface on Biexciton Auger Recombination in Individual Nanocrystal Quantum Dots
以前的单粒子光谱研究的胶体量子点已经表明了显着的双激子寿命跨越合奏名义上相同的纳米晶体的传播。据推测，除了物理尺寸的点到点变化之外，这种扩散还受到量子点界面结构变化的影响，该界面控制着限制势的形状。在这里，我们直接评估的核-壳界面上的单和多激子动力学的组合物的效果，通过并排测量单个核-壳的CdSe-CdS纳米晶体与尖锐与光滑（梯度）接口。为了实现后一种类型的结构，我们将一个CdSexS 1-x合金层的控制组成和厚度之间的CdSe核和CdS壳。我们观察到，虽然基本上没有影响单激子衰减，界面合金层导致系统的双激子寿命的增加。这一观察结果提供了直接的实验证据，除了量子点的大小，其界面性质也显着影响俄歇复合的速率，这支配双激子衰减。这些发现有助于合理化以前的观察，在类似大小的量子点的双激子寿命的显着异质性，并应促进俄歇复合自由胶体纳米结构的发展，从激光器和发光二极管的光电探测器和太阳能电池的应用范围。
2013-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evidence for trap-assisted Auger recombination in MBE grown InGaN quantum wells by electron emission spectroscopy
本文报道了用电子发射谱直接测量氨分子束外延生长的蓝光发光二极管有源区产生的超热电子。这些器件的外量子效率<1%并且不会下降;因此，来自本征、带间、电子-电子-空穴或电子-空穴-空穴俄歇的效率损失不应该是热载流子的重要来源。在这种情况下，热电子的检测表明，一个替代的热电子产生过程中发生在这些设备，可能是陷阱辅助俄歇复合过程。
2020-12-11 cond-mat.mes-hall
Auger recombination in narrow band quantum well CdxHg1-xTe/CdyHg1-yTe heterostructures
本文对窄禁带碲镉汞量子阱中的俄歇复合进行了详细的理论和实验研究。我们计算了俄歇复合几率作为非平衡载流子密度、温度和量子阱组分的函数，同时考虑了复杂的能带色散和结构的波函数。我们的理论是通过与测量的QW的光电导弛豫动力学的带隙为76 meV的温度为77 K的比较进行验证。我们发现很好的协议的理论和实验使用一个单一的拟合参数：非平衡载流子的初始密度。该模型进一步被用来优化量子阱的组成，并找到最适合的远红外激光的条件。特别是当带隙为40 meV（激射波长λ=31 μm）时，镉含量为6.5%的量子阱更有利于激射。我们还发现，在很大的非平衡载流子密度下，主要的复合通道与二维等离子体激元的发射有关，而与俄歇过程无关
2020-10-22 cond-mat.mes-hall
Auger recombination in Dirac materials: A tangle of many-body effects
狄拉克材料中特殊的电子色散使得最低阶俄歇过程被能量守恒定律和动量守恒定律禁止或勉强禁止。因此，这些材料中的俄歇复合（AR）对多体效应非常敏感。我们将他们在$GW$近似的非平衡格林函数的AR方法的水平和研究的动态屏蔽的作用，光谱展宽和重整化的情况下，弱泵浦未掺杂的石墨烯。我们发现，不正确的治疗多体效应可能会导致一个数量级的错误的重组率。我们发现，AR时间弱（次线性）依赖于背景介电常数，这限制了通过选择基板来控制复合的可能性。然而，AR时间可以通过将石墨烯放置在金属栅极下或通过引入带隙而显著延长。考虑到载流子冷却，我们的结果符合光激发石墨烯的实验。
2018-05-20 cond-mat.mes-hall
Auger Recombination Coefficients in Type-I Mid-Infrared InGaAsSb Quantum Well Lasers
通过系统研究阈值电流密度随温度和静水压力的变化关系，并结合增益和阈值载流子密度的理论分析，确定了InGaAsSb/GaSb量子阱激光器在1.7-3.2 $μ$ m波长范围内的俄歇复合系数随波长的变化关系。从流体静压测量，非辐射成分的阈值电流为个别激光器被连续确定为波长的函数。并对实验结果进行了分析，定量地确定了俄歇系数。该过程涉及基于器件特性、光损耗和估计的俄歇对总阈值电流密度的贡献来计算阈值载流子密度。我们观察到俄歇率在2.1 $μ$ m附近的最小值。随着中红外波长（< 2 $μ$ m）的减小而强烈增加，表明价间俄歇跃迁到分裂空穴带（CHSH过程）的突出作用。在2 $μ$ m以上，由于CHCC或CHLH俄歇复合，随波长的增加近似为指数，限制了长波长操作。所观察到的依赖性是一致的，通过分析文献值的激光阈值I型InGaAsSb量子阱二极管。在所考虑的波长范围内，俄歇系数从2.1 $μ$ m处的最小值$\leq$ 1 × 10 $ ^{16}$ cm $^{4}$ s $^{-1}$变化到3.2 $μ$ m处的~ 8 × 10 $^{16}$ cm $^{4}$ s $^{-1}$。
2020-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ab initio Self-consistent GW Calculations in Non-Equilibrium Devices: Auger Recombination and Electron-Electron Scattering
本文提出基于NEGF和自洽GW近似的第一性原理方法，模拟一维单壁碳纳米管中的载流子相互作用，成功预测俄歇复合、热载流子弛豫和碰撞电离，并推断了不同器件构型下的电子-空穴对寿命。
2023-07-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Carrier confinement and alloy disorder exacerbate Auger-Meitner recombination in AlGaN ultraviolet light-emitting diodes
本研究针对AlGaN紫外LED的效率骤降问题，通过第一性原理计算揭示合金无序、极化场载流子限制加剧Auger-Meitner复合的机制，提出抑制极化场、增加阱宽的缓解方案。
2024-03-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct Access to Auger recombination in Graphene
俄歇散射通道对于描述和理解石墨烯中的非平衡载流子动力学具有重要意义。虽然碰撞激发增加了导带中载流子的数量，并已在实验中观察到，但到目前为止，直接进入其逆过程，俄歇复合，一直难以捉摸。在这里，我们通过应用我们的超快时间分辨光电子动量显微镜的新设置来解决这个问题。我们的方法提供了同时访问载流子动力学在所有的能量和面内动量的线性色散狄拉克锥。因此，我们提供了直接的证据俄歇复合的一个子10~fs的时间尺度上，通过确定瞬态能量和动量依赖的人口远远高于激发能。我们比较我们的结果与模型计算的散射过程中的狄拉克锥，以支持我们的实验结果。
2020-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Monolayer Semiconductor Auger Detector
半导体中的俄歇复合是一种多体现象，其中电子和空穴的复合伴随着其他载流子的激发。由于无辐射，它对光发射有害。受激载流子的多余能量通常会迅速转化为热量，使得俄歇过程难以直接探测。在这里，我们采用了一种技术，其中俄歇激发的载流子被检测到的能力，隧道的半导体通过一个薄的障碍，产生电流。我们采用垂直范德华（vdW）异质结构与单层WSe2作为半导体和宽带隙六方氮化硼（hBN）作为隧道势垒优先传输高能量俄歇激发载流子的石墨电极。俄歇过程的明确特征是当激子由共振激发产生时光电流的上升，以及激子共振随电压的移位导致的负微分光电导。我们检测到空穴俄歇激发的中性和带电激子，俄歇散射是令人惊讶的强弱激发下。在低的，受控的载流子密度下的俄歇载流子的选择性提取是由vdW异质结构实现的，说明了对可用于探测2D材料中的弛豫过程的技术的重要补充。
2020-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Role of Auger Recombination in Plasmon Controlled Photoluminescence Kinetics in Metal-Semiconductor Hybrid Nanostructures
半导体量子点（SQD）的光谱研究解决了非辐射载流子损耗的问题，对于提高各种发光器件的效率至关重要。SQD发射极的各种设计，如掺杂、形成核-壳和合金化，已经尝试抑制非辐射复合。在这篇文章中，我们表明，形成与金属纳米粒子（MNP）具有局部表面等离子体共振与SQD的发射光谱重叠的混合物，可以减轻通过俄歇复合的非辐射载流子损耗。使用稳态和时间分辨的光致发光，已经表明，当这种混合物被选择性地激发远高于带隙而不激发等离子体时，对快速衰减时间的贡献随着对较长衰减时间的贡献的增加而减少。当激子和等离子体同时激发时，观察到完全相反的动力学。这种通过将MNP放置在SQD附近来控制光致发光动力学的方法为设计非常适合于发光器件的混合材料开辟了一种新方法。
2020-08-06 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Ultrafast Dynamics of Defect-Assisted Electron-Hole Recombination in Monolayer MoS2
在这封信中，我们提出了非简并的超快光泵浦探测研究的载流子复合动力学的MoS $_{2}$单分子膜。通过将探针调谐到比激子线长得多的波长，我们使探针透射对光激发电子和空穴的总布居敏感。我们的测量揭示了两个不同的时间尺度上的光激发的电子和空穴的重组;一个快速的时间尺度，持续$\sim$ 2 ps和一个缓慢的时间尺度，持续时间超过$\sim$ 100 ps。所观察到的载流子动力学的温度和泵浦能量密度的依赖性是一致的缺陷辅助复合作为电子-空穴复合的主导机制，其中电子和空穴被捕获的缺陷通过俄歇过程。二维原子材料中的强库仑相互作用，以及二维金属二硫属化物中的强电子和空穴相关性，使得俄歇过程对于缺陷捕获载流子特别有效。我们提出了一个载流子复合动力学模型，定量地解释了我们的数据为不同的温度和泵注量的所有功能。俄歇载流子俘获速率常数的理论估计值与实验测定值吻合得很好。我们的研究结果强调了俄歇过程在二维原子材料中所起的重要作用。
2014-09-16 cond-mat.mes-hall
Auger and spin dynamics in a self-assembled quantum dot
单个量子点的塞曼分裂自旋态可以与其光学三振子跃迁一起使用，以在静止（自旋）和飞行（光子）量子比特之间形成自旋-光子界面。除了自旋态本身的长相干时间外，三子态的极限退相干机制也是至关重要的。我们在时间分辨共振荧光中研究了在高达$B = 10\,$ T的外加磁场中单个自组装量子点中的电子和三价电子动力学。该量子点仅弱耦合到具有约$1\,$ ms $^{-1}$的隧穿速率的电子库。使用这种样品结构，我们可以测量，除了自旋翻转率的电子和自旋翻转拉曼速率的trion跃迁，俄歇复合过程，分散俄歇电子到导带。俄歇效应破坏了辐射性的三介子跃迁，使量子点空无一物，直到电子从储存器隧穿进入量子点。在法拉第几何中，在$10\,$ T的外加磁场中，俄歇复合率从$γ_A=3\,μ$ s $^{-1}$下降到$1\,μ$ s $^{-1}$，下降了三倍。俄歇复合事件与随后从储存器中隧穿的电子的组合可以翻转电子自旋，从而构成了以前未考虑的限制自旋相干性的机制，这是量子技术的重要资源。
2021-10-23 cond-mat.mes-hall
Influence of Auger heating and Shockley-Read-Hall recombination on hot carrier dynamics in InGaAs nanowires
该研究针对InGaAs-InAlAs核壳纳米线，探究了俄歇加热与肖克利-里德-霍尔复合对热载流子动力学的影响，明确了不同温度下的主导机制，为提升高温热载流子效应提供了优化方向。
2024-04-13 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Fundamental limits to far-infrared lasing in Auger-suppressed HgCdTe quantum wells
用半导体激光器桥接太赫兹间隙的挑战面临着增强的非辐射俄歇复合与光子能量的减少的不可避免的问题。我们发现，这个问题可以减轻汞镉碲化量子阱（碲镉汞量子阱），其中俄歇过程被抑制，由于形成准相对论电子空穴色散施加强大的能量动量限制重组载流子。这种色散是在两个量子阱界面处的拓扑态相互作用时形成的。我们表征的HgCdTe量子阱的激光性能定量通过构建一个微观理论的复合，吸收，增益，并显示激光的可行性下降到~ 50 $μ$ m在液氮温度下的阈值电流比现有的激光器低两个数量级。我们的研究结果符合最近的实验数据，从碲镉汞量子阱的受激远红外辐射，并显示了方向实现最大可能的激光波长。
2019-08-09 cond-mat.mes-hall
Device Engineering of Perovskite Solar Cells to Achieve Near Ideal Efficiency
尽管最近对钙钛矿太阳能电池的研究令人兴奋，但进一步优化的设计空间和效率的实际限制在社区中并不为人所知。在这篇手稿中，我们通过理论计算和详细的数值模拟来解决这些问题。在这里，我们首先提供了细致平衡限制效率的存在下，辐射和俄歇复合。然后，使用耦合的光学和载流子输运模拟，我们确定了有助于偏压依赖的载流子收集的物理机制，因此目前基于钙钛矿的太阳能电池的填充因子低。奇怪的是，我们发现，虽然俄歇复合是不是一个主导因素，在细致平衡限制，它起着重要的作用，在器件级的实现。令人惊讶的是，我们的器件设计表明，即使在存在俄歇复合的情况下，也确实有可能分别实现大于25%和85%的效率和填充因子。
2015-08-13 cond-mat.mes-hall
The interplay between electron tunneling and Auger emission in a single quantum emitter weakly coupled to an electron reservoir
本文利用高分辨率时间分辨共振荧光测量，研究了弱耦合电子库的单量子点中电子隧穿与俄歇复合的竞争关系，发现两者速率均随电场减小而下降，且隧穿率显著影响 trion 跃迁线宽，非平衡条件下俄歇复合被抑制后线宽可大幅收窄。
2023-10-20 cond-mat.mes-hall
Feasibility of lasing in the GaAs Reststrahlen band with HgTe multiple quantum well laser diodes
半导体激光器在20- 50 $μ$ m波长范围内的工作受到带间激光二极管中强非辐射复合和GaAs基量子级联结构中强晶格吸收的阻碍。在这里，我们提出了一个电泵浦激光二极管的基础上多个碲化汞量子阱的能带结构俄歇复合抑制工程。使用一个综合的模型占载流子漂移和扩散，电子和空穴捕获在量子阱中，俄歇复合，和加热效应，我们显示的可行性，激光在$λ= 26...30$ $μ$ m的温度高达90 K。在脉冲中的输出功率可以达到8 mW的微秒持续时间的脉冲。
2020-10-27 cond-mat.mes-hall
Gate Voltage Control of Transition Metal Dichalcogenide Monolayers Quantum Yield
二维过渡金属二硫属化物（2D-TMD）单原子膜显示出显著的半导体特性，是实验研究的热点之一，最近的实验表明，当静电掺杂使MoS 2和WSe 2单原子膜成为本征半导体时，它们的量子产率可以接近1。然而，现有的理论描述并没有给出一个理解的物理机制的量子yield.This工作是试图提出一个一致的半唯象理论的光致载流子弛豫在2D-TMD，这使得获得的分析依赖于施加到FET栅极的电压的量子产率。我们考虑一个标准的实验情况下，当2D-TMD单层和金属栅极是平板电容器的板，电容器的电荷与栅极电压成正比。对于自由电子和空穴的复合（辐射和非辐射俄歇复合）和激子的复合（辐射和俄歇复合），计算了TMD单层量子产率对栅电压和载流子产生率的依赖关系。在这两种情况下，在固定的栅电压下，量子产率对栅电压和光生载流子产生速率的依赖关系的解析表达式。定量协议与实验允许总结的相关性所提出的理论模型的描述载流子的光生和复合在2D-TMD单层。所得结果表明，2D-TMD量子产率控制的栅极电压的可能性，并表明2D-TMD是现代光电子器件的有前途的候选人。
2019-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of Carrier Injector Design on the Threshold of Interband Cascade Lasers
nextnano GmbH（nextnano公司）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Julius-Maximilians-Universität Würzburg（维尔茨堡朱利叶斯-马克西米利安大学）；nanoplus Advanced Photonics Gerbrunn GmbH（nanoplus先进光子学格布伦有限公司）；nextnano Lab（nextnano实验室）
本文通过理论模型研究了双带级联激光中载流子注入器设计对阈值电流的影响，发现重掺杂可抑制Auger重组，优于提高空穴注入水平策略。
2026-02-19 cond-mat.mes-hall
Coulomb-assisted cavity feeding in the non-resonant optical emission from a quantum dot
最近的实验已经证明，对于光学谐振器中的量子点，即使对于10 meV量级的失谐，也可以发生非谐振腔模式发射。我们表明，库仑介导的俄歇过程的基础上额外的载流子在离域状态，可以促进这种远离共振发射。使用一种新的理论方法的非微扰治疗的俄歇辅助量子点载流子复合，我们提出了数值计算的远偏离谐振腔的馈电速率和腔平均光子数确认有效的耦合在较高密度的载流子在离域状态。在比较快速俄歇类带内散射过程中，我们发现库仑介导的带间跃迁由于所需的电子-空穴相关的复合过程的整体效率降低。
2013-10-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Real-time dynamics of Auger wavepackets and decays in ultrafast charge migration processes
俄歇衰变是一个相关的复合通道，在前几个飞秒的分子靶撞击阿秒XUV或软X射线脉冲。包括这种机制的时间依赖模拟电荷迁移过程是一项艰巨的任务，俄歇散射往往被完全忽略。在这项工作中，我们提出了一个先进的当前国家的最先进的提出一个实时的方法的基础上的非平衡格林函数适用于第一性原理计算的分子与几十个活跃的电子。为了证明该方法的准确性，我们报告的比较准确的网格模拟的一维系统。我们还预测了一个高度不对称的俄歇波包的轮廓，与一个长长的尾巴表现出涟漪时间间隔的俄歇能量的倒数。
2018-06-08 cond-mat.mes-hall physics.atm-clus physics.atom-ph
Stable self-charged perovskite quantum rods for liquid laser with near-zero threshold
通过态工程和Mn掺杂策略开发稳定自充电钙钛矿量子棒，将非辐射俄歇复合降低两个数量级，实现近零阈值（0.098）的液体激光器，创QD激光器最低阈值纪录。
2025-05-01 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Influences of Exciton Diffusion and Exciton-Exciton Annihilation on Photon Emission Statistics of Carbon Nanotubes
泵浦依赖的光致发光成像和二阶光子相关的研究已经在室温下，使激子扩散常数和俄歇复合系数的提取对单个单壁碳纳米管（SWCNT）进行。这些之间的线性相关性归因于环境紊乱的影响，在设置激子平均自由程和捕获限制俄歇重组在这个长度尺度。光子反聚束的抑制归因于在单壁碳纳米管中产生多个空间上不重叠的激子，其扩散长度小于激光光斑尺寸。我们的结论是，在室温下完全反聚束需要增强激子-激子湮灭率，这可能成为可实现的单壁碳纳米管允许强激子本地化。
2015-06-03 cond-mat.mes-hall
Radiative Auger Process in the Single-Photon Limit
在多电子原子中，受激电子可以通过发射光子而衰变。通常，剩余的电子处于它们的基态。在辐射俄歇过程中，剩余的电子处于激发态，并产生红移光子。在半导体量子点中，辐射俄歇被预测为带电激子。本文报道了单量子点中三电子的辐射俄歇现象。对于一个trion，一个光子在电子-空穴复合时产生，留下一个电子。辐射俄歇过程将这个额外的（俄歇）电子提升到量子点的更高层。我们表明辐射俄歇效应是对单个电子的有力探测：共振荧光和辐射俄歇发射之间的能量分离直接测量了量子点中电子态的单粒子分裂，具有高精度。在半导体中，这些单粒子分裂很难通过光学手段获得，因为粒子通常是成对激发的，作为激子。在辐射俄歇发射之后，俄歇载流子弛豫回到最低层。超越了原来的理论建议，我们展示了如何应用量子光学技术的辐射俄歇光子给访问单电子动力学，特别是弛豫和隧穿。这也很难通过光学手段来实现：即使对于准共振$p$ -壳层激发，电子弛豫也会在存在空穴的情况下发生，使弛豫动力学复杂化。辐射俄歇效应可以在固态的其他半导体纳米结构和量子发射器中利用，以确定单个载流子的能级和动力学。
2021-01-16 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Non-equilibrium dynamics of photo-excited electrons in graphene: collinear scattering, Auger processes, and the impact of screening
我们提出了一个相结合的分析和数值研究的早期阶段（次100 fs）的光激发电子在石墨烯的非平衡动力学。我们采用半经典玻尔兹曼方程与碰撞积分，包括电子-电子（e-e）和电子-光学声子相互作用的贡献。利用圆对称性和采用无质量狄拉克费米子（Dirac Fermion）哈密顿量，我们能够对e-e对碰撞积分的贡献进行本质上的解析研究。这使我们能够特别关注微妙的共线散射过程-散射粒子的入射和出射动量位于同一条线上的过程-包括载流子倍增（CM）和俄歇复合（AR）。这些过程具有为零的相空间的二维无源裸带。然而，我们认为，电子寿命的影响，在实验中看到的角度分辨光电子能谱的基础上，提供了一个自然的途径来规范这种病理，产生有限的贡献，由于CM和AR的库仑碰撞积分。最后，我们详细讨论了费米黄金法则以外的物理学的作用，包括筛选在库仑相互作用的矩阵元素的水平上的随机相位近似（RPA），特别是集中在各种近似的后果，包括静态RPA筛选，最大限度地提高CM和AR过程的影响，和动态RPA筛选，完全抑制它们。
2013-05-25 cond-mat.mes-hall
Size-Limited Room Temperature Single-Photon Emission from Sidewall-Treated Fractional Dimension InGaN Quantum Dots: Determined by Density-of-States-Corrected Ultrafast Carrier Dynamics and Improved Signal-to-Noise Ratio
Technical University of Berlin（柏林工业大学）
研究通过化学和光电化学蚀刻制备的InGaN量子点实现了室温单光子发射，探讨了量子点尺寸对载流子动力学和信噪比的影响，揭示了量子点表面处理对单光子纯度的提升机制。
2026-04-30 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Twist Angle Dependent Ultrafast Transient Dynamics of MoSe$_2$/WSe$_2$ van der Waals Heterostructures beyond the Exciton Mott Transition
本文通过超快泵浦-探测光谱研究大扭转角MoSe$_2$/WSe$_2$异质结在Mott转变以上的载流子动力学，发现公度角处层间复合时间与俄歇复合强度均最小，揭示大扭转角对光电器件设计的重要性。
2025-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical gain in colloidal quantum dots is limited by biexciton absorption, not biexciton recombination
McGill University（麦吉尔大学）
本文提出了一种基于爱因斯坦关系的光学增益理论，揭示了colloidal quantum dots的增益受限于Biexciton吸收而非Biexciton重组，并通过理论统一不同材料的增益现象。
2026-02-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Nearly Blinking-Free, High-Purity Single-Photon Emission by Colloidal InP/ZnSe Quantum Dots
近年来，采用改进的合成方法制备出的InP/ZnSe胶体核壳量子点（QDs）作为单光子发射体，在生命科学、集成量子光子学和量子信息处理等领域具有巨大的应用潜力。单粒子光谱的10纳米量子点与3.2纳米的核心揭示了强大的光子反聚束归因于快速（70 ps）俄歇复合的多个激子。量子点在强光激发下表现出很好的光稳定性。我们证明了当量子点被激发到基本激子跃迁的饱和强度以上时，反聚束被保留。这一结果为它们在室温下用作高纯度按需单光子发射器铺平了道路。非常规地，尽管具有强俄歇阻断机制，但InP/ZnSe QD也显示出非常小的发光不稳定性（“闪烁”），具有简单的开/关闪烁模式。单粒子发光统计分析将这些InP/ZnSe量子点置于几乎无闪烁量子点的类别中，其发射稳定性与最先进的厚壳和合金界面的CdSe/CdS相当，但具有改进的单光子纯度。
2017-06-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Multiexcitons confined within a sub-excitonic volume: Spectroscopic and dynamical signatures of neutral and charged biexcitons in ultrasmall semiconductor nanocrystals
使用超快门控技术，使我们能够解决光谱和时间的发射短寿命的中性和带负电荷的双激子在超小（亚10 nm）的CdSe纳米晶体（量子点）。由于电子波函数的强制重叠和介电屏蔽的减少，这些状态的特征在于数十（中性双激子）到数百（带电双激子）meV的巨大相互作用能。这两种类型的双激子都显示出极短的寿命（从亚100皮秒到亚皮秒时间尺度），随着尺寸的减小而迅速缩短。这些超快弛豫动力学解释的高效非辐射俄歇复合。
2003-09-30 cond-mat.mes-hall
Anomalous temperature-dependent spin-valley polarization in monolayer WS$_{2}$
过渡金属二硫属化物（TMD）是一种具有非简并谷指数的直接带隙半导体。这些材料的一个有趣的可能性是使用它们的谷指数作为替代状态变量。这样的实用程序的几个限制包括强大的，声子使能谷间散射，以及多粒子相互作用导致多个发射通道。我们制备单层WS $_{2}$，使得光致发光来自中性或带电激子（trion）。在室温下，用圆偏振光激发后，中性激子发射具有零偏振，而三振子发射具有大偏振（28%）。的trion发射也有一个独特的，非单调的温度依赖性，我们表明是一个后果的trion的多粒子性质。这种温度依赖性使我们能够确定，库仑辅助谷间散射，电子-空穴辐射复合，和3粒子俄歇过程是在这个系统中工作的主导机制。因为这种依赖关系涉及三振子系统，所以可以使用栅极电压来调制从TMD结构发射的偏振（或强度）。
2015-12-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optically Excited Two-Band Amplified Spontaneous Emission from a High-Current-Density Quantum-Dot LED
基于溶液可加工材料的激光二极管可使包括集成电子和光子学、电信和医疗诊断在内的多种技术受益。用于实现这些器件的有吸引力的系统是胶体半导体量子点（QD）。阻碍量子点激光二极管（QLD）进展的主要挑战是光增益活性多载流子态的快速非辐射俄歇衰减。最近，这个问题已经通过采用连续分级的QD（cg-QD）得到解决，其中俄歇复合被强烈抑制。这些结构的使用允许在多层LED类器件中演示具有电泵浦和光激发激光的光学增益。在这里，我们报告实现下一个关键的里程碑QLD，这是从一个功能齐全的高电流密度电致发光器件的光激发放大自发发射的演示。这种进步已经成为可能，由于优良的光学增益特性的新型“紧凑型”CG-QD和一种新的LED架构，这使得其光学和电学性能的协调优化。这项工作的结果强烈建议的可行性的最后一步的功能QLD，这是演示激光与电泵浦。
2022-04-05 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Sustained biexciton emission in colloidal quantum wells assisted by dopant-host interaction
由于双激子在产生纠缠光子对方面具有压倒性的优势，它被认为是量子技术的基本组成部分之一。虽然近年来在单层过渡金属二硫属化合物（TMDs）中发现了多体配合物，但其低的发光效率和放大能力阻碍了其应用。胶体纳米材料，具有高量子效率和易于合成/加工，被认为是一个有吸引力的补充，双激子源的TMD。然而，胶体纳米材料中的双激子发射的进展主要受到小结合能和超快非辐射多激子复合的挑战。在这里，我们展示了室温下的双激子发射在Cu掺杂的CdSe胶体量子阱（CQWs）连续波激发下的强度低至10 W/cm 2。从超线性辐射的角度研究了辐射双激子态的激发功率、热稳定性和瞬态物理特性。与未掺杂的CQW相比，量子限制的主载流子和掺杂离子之间的相互作用使双激子结合能增加两倍。这种强结合能与准2D半导体中抑制的俄歇复合和有效的光谱窄的光致发光一起实现了在室温下的持续双激子发射，为有效的、可扩展的和独立的量子器件提供了潜在的解决方案。
2019-05-28 cond-mat.mes-hall
Plasmon-Assisted Suppression of Surface Trap States and Enhanced Band-Edge Emission in a Bare CdTe Quantum Dot
胶体量子点已经成为一种多用途的光致发光和光电材料。限制，如荧光不稳定性，非辐射俄歇复合和表面陷阱通常通过生长宽带隙壳来解决。然而，壳隔离激子波函数并减少其与不同应用所必需的外部环境的相互作用。此外，它们的长发射寿命阻碍了它们在高速光电子学中的使用。在这里，我们展示了一个裸芯的CdTe量子点的等离子体耦合的量子物理学上的高度控制，显示出超过99%的表面缺陷态发射从陷阱丰富的量子点可以淬火。此外，带边态激子和双激子发射率分别增强了1460和613倍。我们的研究结果表明，裸量子点上的等离子体耦合如何使为改善其光学特性而开发的化学方法变得不必要，这对纳米激光器，发光器件，太阳能电池和超快单光子源都有影响。
2019-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Time Dependent Study of Multiple Exciton Generation in Nanocrystal Quantum Dots
研究了光激发双量子点量子点中的激子动力学。由于库仑相互作用增强和动量不守恒，与体半导体相比，纳米晶体量子点中的多激子形成更有效。多激子的形成依赖于不同的激发参数和耗散。我们在Lindblad量子速率方程中使用完整的多粒子态来研究这个过程。我们通过产生与双激子$E_{DX}$共振的单个高能量激子$E_{SX}$来光学激发系统。在库仑电子-电子相互作用下，粒子数可以通过碰撞电离（逆俄歇过程）从单激子态转移到双激子态。复合过程和吸收的光子之间的比率提供了结构的产率。假设$4$ nm PbS量子点的典型实验条件，我们观察到与实验相当的量子产率值。
2016-01-03 cond-mat.mes-hall
Probing Excitons in Ultrathin PbS Nanoplatelets with Enhanced Near-Infrared Emission
强量子限制的二维胶体PbS纳米片（NPL）是近红外光电应用中非常有趣的材料。在这里，我们使用超快瞬态光吸收光谱研究的特性和动力学的光激发激子在PbS NPL的立方（岩盐）结构。NPL在接近室温下由油酸铅和硫脲前体合成，并且显示在680 nm（1.8 eV）处的光吸收起始以及在720 nm（1.7 eV）处的光致发光。通过在合成后步骤中用CdCl 2处理PbS NPL，其光致发光量子产率从1.4%强烈增强到19.4%。表面处理导致结构中铅与硫的比率增加以及相关的非辐射复合减少。激子-声子相互作用在原始和氯化镉处理的PbS NPL在1.8和2.2太赫兹的频率是明显的相干振荡在测得的瞬态吸收光谱。这项研究是解开和控制IV-VI族半导体NPL的光学性质的重要一步。
2020-11-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Hot Carrier Transportation Dynamics in InAs/GaAs Quantum Dot Solar Cell
研究了GaAs太阳电池和InAs/GaAs量子点太阳电池（QDSC）的热载流子动力学及其对器件性能的影响。首先，基于细致平衡热力学模型，模拟了传统热载流子太阳电池的基本工作特性。然后我们使用流体动力学/能量玻尔兹曼输运模型（HETM）研究了正常结太阳能电池中的热载流子动力学，其中两个温度（载流子温度和晶格温度）被分开处理。我们首次报道了细致平衡模型与HETM模型之间的内在准等价性。揭示的相互联系从不同的角度解决了能量守恒定律中使用的细致平衡模型，它铺平了道路，朝着另一种方法，以削减传统的热载流子太阳能电池中使用的选择性接触约束。在模拟中，使用了一种特殊设计的InAs/GaAs量子点太阳电池。通过改变热载流子能量弛豫时间，可以清楚地发现，随着的增加，开路电压增加。详细分析了热载流子温度的空间分布及其与电场和三种热载流子复合过程（Auger、SRH和辐射）的相互作用
2022-04-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Room-temperature efficient single-photon generation from CdSe/ZnS nanoplateletes
本研究展示了室温下CdSe/ZnS纳米片的高效单光子发射，通过限制表面积实现低至0.04的光子纯度，确立了NPLs作为新型单光子源的潜力。
2024-07-31 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
