Analysis of Raman modes in Mn-doped ZnO nanocrystals
采用共沉淀法合成了Mn掺杂ZnO。X射线衍射（XRD）和光致发光（PL）谱表明Mn离子掺杂到了ZnO的晶格位置。拉曼光谱中202、330和437 cm-1处的模式分别被指定为ZnO基的2 E2（低）、E2（高）-E2（低）和E2（高）模式。在528 cm-1处的模式归因于与Mn相关的局部振动模式。在580 cm-1处的模式应该是ZnO的本征模式，并且被分配给E1纵向光学（LO）。它的加强应导致在激发波长和杂质诱导的散射共振的组合。
2010-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable magnetic exchange interactions in manganese-doped inverted core/shell ZnSe/CdSe nanocrystals
半导体纳米结构的磁性掺杂在磁存储器和基于自旋的电子学中的应用被积极地追求。这些努力的核心是控制载流子（电子和空穴）与嵌入的磁性原子之间的相互作用强度。在这方面，胶体双异质结构提供了很大的灵活性，通过生长控制的“工程”的电子和空穴波函数在个别纳米晶体。在这里，我们证明了一个广泛可调的磁sp-d交换电子空穴激发（激子）和顺磁锰离子之间的相互作用，使用“倒”核壳纳米晶体组成的Mn掺杂的ZnSe核心包覆未掺杂的壳的窄间隙的CdSe。磁性圆二色性研究揭示了巨大的塞曼自旋分裂的带边激子，令人惊讶的是，是可调的幅度和符号。有效激子g因子仅通过增加CdSe壳厚度从-200可控地调谐到+30，表明异质结构的SiGe材料中的强量子限制和波函数工程可以用于操纵载流子-Mn波函数重叠和sp-d交换参数本身。
2008-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spectral diffusion of single semiconductor nanocrystals: the influence of the dielectric environment
我们探索了不同基质对单个均匀包覆的CdSe/CdS/ZnS纳米晶体的发射线形状的影响。所获得的结果证实了以前的观察闪烁事件和光谱扩散之间的相关性，但此外，我们已经发现，光谱扩散的程度几乎是独立的电介质环境的NC。此外，我们报告的线宽和发射能量之间的相关性，这是不期望发生在本工作中采用的球对称NC的观察。这些结果的影响进行了讨论。
2006-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Comment on "Multi-phonon Raman scattering in semiconductor nanocrystals: Importance of non-adiabatic transitions"
在最近的一篇论文[E。P.Pokatilov等人，PRB 65，075316（2002），分析了具有简并价带的球形纳米晶体中的拉曼选择规则。这里给出了一些精确度。
2002-04-23 cond-mat.mes-hall
Excitonic relaxation and transfer in semiconductor nanocrystals
讨论了半导体纳米晶体中发生的一些基本辐射和非辐射过程，并计算了这些过程的速率。特别是，在本综述中，我们探讨了两个晶粒内的过程，如光子发射，俄歇复合，声子辅助激子弛豫，捕获表面缺陷，多激子产生，和晶粒间的过程中实现的激子迁移在合奏的纳米晶体。激子跃迁，创建，并伴随着光子和（或）声子发射或吸收的湮灭被认为是从他们的角度对纳米晶体的光学性质的影响。
2020-01-15 cond-mat.mes-hall
On the Spectroscopic Method of Measuring the Size of the Semiconductor Nanocrystals
分析和比较了不同温度下采用不同测量方法测得的半导体量子点尺寸对基跃迁的影响。讨论了任意温度情况下外推结果的可能性。
2014-02-10 cond-mat.mes-hall
Simulations of nonradiative processes in semiconductor nanocrystals
空间受限的半导体纳米晶体中载流子的动力学描述是现代计算科学面临的一个巨大挑战。这些NC通常包含数千个原子和数万个价电子，其在低激发能下具有离散谱，类似于原子和分子，其在较高能量下收敛到连续体体积极限。为分子开发的计算方法仅限于非常小的纳米团簇，并且由于NC中缺乏平移对称性，具有周期性边界条件的散装系统的方法不适合。这种观点的重点是我们最近的努力，在开发一个统一的原子模型的基础上的半经验赝势的方法，这是参数化的第一性原理计算和实验测量验证，描述两个主要的非辐射弛豫过程的量子限制激子：激子冷却和俄歇复合。我们专注于电子-空穴和激子-声子相互作用的描述在我们的方法和讨论的大小，形状和接口上的电子性质和动力学的II-VI和III-V半导体NC的作用。
2022-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exciton-photon interactions in semiconductor nanocrystals: {radiative transitions, non-radiative processes,} and environment effects
在这篇综述中，我们讨论了几个基本过程发生在半导体纳米晶体（量子点，量子点）时，它们的电子子系统与电磁（EM）辐射相互作用。被认为是从量子点激子的光发射和EM能量转移到其他电子系统，如相邻的纳米晶体和极化的3D（半无限电介质或金属）和2D（石墨烯）材料的物理现象。直接（II-VI）和间接（硅）带隙半导体的情况进行了比较。我们也涵盖了相关的非辐射机制，如俄歇过程，电子捕获悬挂键和声子的相互作用。重点是解释基本的物理原理，并以全面的教程方式用计算和实验结果说明它。
2021-01-09 cond-mat.mes-hall
Different regimes of Forster energy transfer between an epitaxial quantum well and a proximal monolayer of semiconductor nanocrystals
我们计算了从激发态外延量子阱（QW）到近端单层半导体量子点（QD）的非辐射福斯特型能量转移（ET）的速率。量子阱中不同的电子-空穴组态被认为是温度和激发电子-空穴密度的函数。理论上确定的ET率和量子阱辐射复合率的比较表明，取决于特定的条件下，ET率是可比的，甚至大于辐射复合率。这种高效的Forster ET有望用于实现ET泵浦的基于量子点的发光器件。
2005-02-14 cond-mat.mes-hall
From Impurity Doping to Metallic Growth in Diffusion Doping: Properties and Structure of Ag Doped InAs Nanocrystals
通过掺杂调节预合成的胶体半导体纳米晶体（NC）的电子性质在将它们实现在印刷电子器件（例如晶体管和光电探测器）中的前景中起着关键作用。虽然已经介绍了这样的杂质掺杂反应，但对掺杂过程的理解、杂质和主体原子之间相互作用的性质以及影响纳米晶体中杂质溶解度极限的条件仍然不清楚。在这里，我们使用了合成后的扩散为基础的掺杂反应，引入银杂质InAs NC。光吸收光谱法以及分析电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）被用来呈现一个两阶段的掺杂模型，由一个“掺杂区”和一个“生长区”，这取决于反应容器中的杂质的浓度。采用X射线吸收精细结构（XAFS）光谱来确定杂质的位置和相关的结构和电子性质之间的不同尺寸的InAs NC和掺杂剂浓度。由此产生的结构模型描述了一个异质系统，其中杂质最初掺杂的NC，通过取代在NC的表面附近的原子，直到达到“溶解度极限”，之后的快速增长和金属结构的形成被确定。
2021-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron, hole and exciton effective g-factors in semiconductor nanocrystals
我们回顾了现有的和目前的新结果的$\bf kp$计算的电子，空穴和激子的有效$g$ -因素在不同形状和对称性的半导体纳米晶体。我们提出了一个简单而准确的方法计算电子$g$因子的大小依赖于裸纳米晶体内的八带凯恩模型。使用球形近似的Luttinger哈密顿量，我们发现在半导体纳米结构的球形，轴向和立方对称形状的轻，重空穴的有效质量比的空穴$g$ -因子的依赖性。我们证明了立方纳米晶体和球形纳米晶体中四重简并空穴态的非等间距塞曼分裂。我们提出了一个比较计算的空穴$g$ -因子的纳米结构的基础上的II-VI和III-V族半导体的不同的Luttinger参数和分析的主要影响，有助于$g$ -因子重整化相对于体值。我们讨论了不同的方法来定义的孔和激子$g$ -因素，应考虑在分析的实验数据和比较我们的结果$g$ -因素计算与半导体球形纳米晶体和薄纳米片的实验数据在文献中。
2020-11-22 cond-mat.mes-hall
Photoemission of the Upconverted Hot Electrons in Mn-doped CsPbBr$_3$ Nanocrystals
热电子在提高光电转换或光催化反应的效率方面起着至关重要的作用。在半导体纳米晶体中，能够产生光电发射的高能热电子可以通过涉及掺杂剂起源的中间态的上转换过程产生，目前仅在Mn掺杂的镉硫属化物量子点中已知。在这里，我们报告Mn掺杂的CsPbBr 3纳米晶体是一个很好的平台，用于通过上转换产生热电子，可以受益于各种理想的激子特性和金属卤化物钙钛矿（MHP）的结构多样性。2-三维Mn掺杂的CsPbBr $_3$纳米片由于介导上转换过程的强激子-掺杂剂相互作用而对于热电子上转换特别有利。此外，纳米片揭示了热电子上转换的证据，通过长寿命的暗激子，除了亮激子，可以提高上转换效率。这项研究不仅建立了热电子上转换在MHP主机的可行性，但也表明了潜在的优点，二维MHP纳米晶体在热电子上转换。
2022-05-09 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Reply to the comment by E. Menendez-Proupin on "Multi-phonon Raman scattering in semiconductor nanocrystals: Importance of non-adiabatic transitions"
在我们最近的论文[Phys.Rev.B65，075316（2002）]中，分析了球形纳米晶体中拉曼散射的选择规则。在这里，我们表明，一个物理上方便的选择的坐标系，相关的入射或散射光的偏振矢量，简化和澄清的分析。
2002-05-23 cond-mat.mes-hall
Laser Cooling of Germanium Semiconductor Nanocrystals
通过反斯托克斯光致发光的物质的激光冷却已经在凝聚介质中成功地实现，特别是利用实现亚100 K固态光制冷的稀土掺杂系统，其中光的发射频率由于热振动能量的吸收而超过撞击激光的发射频率。研究表明，半导体中的激光冷却具有实现低至~ 10 K的温度的潜力，并且其直接集成可以迎来独特的高性能纳米结构半导体器件。虽然最近已经报道了纳米结构II-VI族半导体的激光冷却，但是间接带隙半导体（例如IV族硅和锗）的激光冷却仍然是一个主要挑战。在这里，我们报告的异常观察占主导地位的反斯托克斯光致发光锗纳米晶体。我们将这一结果归因于超高纯度锗的汇流，高密度电子空穴等离子体的产生，非极性间接带隙半导体中纵向和横向光学声子的固有简并性，以及相称的空间限制效应。在高激光强度下，激光冷却的晶格温度可低至~ 50 K。
2021-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
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
Yb3+ speciation and energy-transfer dynamics in quantum-cutting Yb3+-doped CsPbCl3 perovskite nanocrystals and single crystals
最近发现Yb 3+掺杂的无机金属卤化物钙钛矿（Yb 3+：CsPbX 3，X = Cl，Br）显示出高效的量子切割，其中来自被材料吸收的单个蓝光或UV光子的能量被Yb 3+掺杂剂以近红外光子对的形式重新发射。已经报道了接近200{%}的实验光致发光量子产率。作为第一种将如此高的光致发光量子产率与可见光中的强宽带吸收相结合的量子切割材料，这些材料为提高太阳能技术的效率提供了独特的机会。然而，人们对这种量子切割的基本起源知之甚少。在这里，我们描述了可变的温度和时间分辨的光致发光研究的Yb 3+：CsPbCl 3在两种不同的形式-胶体纳米晶体和宏观单晶。这两种形式显示出非常相似的光谱性质，表明量子切割是Yb 3+：CsPbX 3组合物本身的固有性质。通过低温光致发光光谱在这两种形式中观察到不同的Yb 3+形态，但值得注意的是，在这两种情况下，量子切割由相同的特定Yb 3+物种主导。时间分辨的光致发光测量提供了量子切割机制中先前假设的中间态的直接证据。该中间态介导从钙钛矿的光生激发态到Yb 3+的发射激发态的弛豫，因此具有关键的机理重要性。在室温下，这种中间态在几皮秒内填充，并且在纳米晶体和单晶Yb 3+：CsPbCl 3中的衰减时间仅为~ 7 ns。这些意见的机械影响进行了讨论。
2020-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multiband tight-binding theory of disordered ABC semiconductor quantum dots: Application to the optical properties of alloyed CdZnSe nanocrystals
通过化学合成获得的零维纳米晶体提供了广泛的应用，因为它们的光谱以及因此它们的激发间隙可以通过它们的尺寸的变化来定制。另外，ABC型纳米晶体可以通过两种纯化合物半导体材料AC和BC的合金化来实现，这允许用浓度x连续调节它们的吸收和发射光谱。利用多带sp^3经验紧束缚模型计算的单粒子能量和波函数，结合组态相互作用方案，计算了球形CdZnSe纳米晶体的光学性质.与常见的平均场方法，如虚晶近似（VCA）相比，我们通过考虑每个尺寸和浓度的有限数量的实现来在微观水平上处理无序。然后，我们比较的光学性能与最近的实验数据的结果，并计算进一步的尺寸的光学弯曲系数。
2010-10-06 cond-mat.mes-hall
Random fine structure and polarized luminescence of triplet excitons in semiconductor nanocrystals
Ioffe Institute（约费研究所）
研究半导体纳米晶体中三重态激子的偏振发光，通过随机精细结构理论分析发光强度、光学取向和对齐特性，探讨磁场对光学对齐的抑制和取向增强作用。
2026-03-30 cond-mat.mes-hall
Cubic anisotropy of hole Zeeman splitting in semiconductor nanocrystals
本文理论研究半导体纳米晶体中局域空穴Zeeman分裂的立方各向异性，推导有效Zeeman Hamiltonian并数值计算证明纳米晶体形状与价带形变显著影响空穴有效$g$因子，还估算了多种半导体参数并建议了实验测量方法。
2023-10-24 cond-mat.mes-hall
Probing Interband Coulomb Interactions in Semiconductor Nanocrystals with 2D Double-Quantum Coherence Spectroscopy
使用先前开发的激子散射模型考虑带间，即，激子-双激子、库仑相互作用的基础上，导出了二维双量子相干性信号的封闭方程组。信号依赖于刘维尔空间路径，其中包括带间散射过程和带间和带内光学跃迁。这些过程对应于2D光谱中不同交叉峰的形成。我们进一步报告我们的数值计算的2D信号使用减少的水平方案参数化的PbSe NC。两种不同的NC激发制度考虑和独特的光谱特征与带间库仑相互作用的确定。
2010-10-01 cond-mat.mes-hall
Theory of Luminescent Emission in Nanocrystal ZnS:Mn with an Extra Electron
我们考虑了一个额外的电子注入到掺杂的量子点$ZnS:Mn^{2+}$的效果。库仑相互作用以及额外电子与Mn离子态之间的交换相互作用将混合波函数，分裂杂质能级，打破先前的选择规则，改变跃迁几率。利用该模型计算了掺杂量子点的能量、波函数、发光几率和跃迁寿命，并与实验结果进行了比较。我们的计算表明，两个数量级的寿命缩短可以发生在过渡$^4T_1-^6A_1$当一个额外的电子存在。
2003-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multi-phonon Raman scattering in semiconductor nanocrystals: importance of non-adiabatic transitions
半导体纳米晶体中的多声子拉曼散射被处理考虑到绝热和非绝热声子辅助的光学跃迁。由于不同对称性的声子参与了散射过程，使得拉曼光谱中多声子峰的强度有相当大的增强。强和弱带混合的情况下被认为是详细的。在第一种情况下，基本散射通过内部电子-空穴态发生，并由s-和d-声子参与，而在第二种情况下，当单声子拉曼峰的强度受到电子和空穴与界面缺陷（e.例如，在一个实施例中，具有俘获电荷），p-声子最活跃。对CdSe和PbS纳米晶的拉曼散射光谱的计算与最近的实验结果有很好的定量一致性。
2001-11-15 cond-mat.mes-hall
Theory of highly excited semiconductor nanostructures including Auger coupling: exciton-bi-exciton mixing in CdSe nanocrystals
我们提出了一种限制在半导体纳米结构中的高激发相互作用载流子的理论，并结合了具有不同激发次数的激发态之间的俄歇耦合。导出了连接激子、双激子和三激子复合物的库仑矩阵元，给出了中性多激子复合物断裂成带正、负电荷多激子复合物的直观图象。通过分析CdSe球形纳米晶体中双激子和激子的耦合，说明了一般的方法。电子和空穴态的计算使用原子$sp^3d^5s^*$紧束缚哈密顿量，包括一个有效的晶体场分裂和表面钝化。对于每一个数目的电子-空穴对的多体光谱计算的组态相互作用的方法。低能量相关的双激子能级被分解成带电荷的复合物：一个空穴和一个带负电荷的trion以及一个电子和一个带正电荷的trion。在高激发态激子谱中，通过俄歇过程发现了一个耦合到双激子能级的子空间。关联双激子和激子态之间的相互作用是用精确对角化技术处理。这允许提取的双激子的光谱函数，并将其特征宽度和振幅的耦合系统的相干时间演化的特征振幅和时标。结果表明，这个过程可以描述的费米黄金法则，只有当一个快速弛豫的激子子系统占。
2011-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carrier Multiplication in Nanocrystals via Photostimulated Generation of Biexcitons from Vacuum
我们提出了一种新的机制，在半导体纳米晶体的多激子光生单光子（载流子倍增）。在这种机制中，两个价带电子之间的库仑相互作用，包括它们转移到导带，从真空中产生一个虚拟的双激子，然后通过带内光学跃迁上的光子吸收将其转换为真实的双激子。由于动量守恒抑制了带内吸收，这种机制在体半导体中不活跃。然而，它在零维纳米晶体中变得非常有效，并且可以为这些材料中的载流子倍增提供显着贡献。
2007-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Impacts of Surface Depletion on the Plasmonic Properties of Doped Semiconductor Nanocrystals
简并杂质半导体纳米晶体（NC）在电磁波谱的红外范围内表现出局域表面等离子体共振（LSPR）。与金属不同，半导体NC通过掺杂或通过电化学或光化学充电提供可调的LSPR特性。通过载流子密度调制来调节等离子体特性表明了其在智能光电子学、催化和传感方面的潜在应用。在这里，我们阐明了LSPR调制的基本方面，通过动态载流子密度调谐在Sn掺杂氧化铟NC。合成了具有不同掺杂水平和尺寸的单分散Sn掺杂氧化铟纳米碳，并组装成均匀的薄膜。然后在原位电化学电池中对NC膜充电，并监测LSPR调制光谱。基于LSPR的光谱位移和强度调制，结合光学建模，发现经常被忽视的半导体性质，特别是由于掺杂和表面状态引起的能带结构修改，强烈影响LSPR调制。费米能级钉扎的表面缺陷状态创建一个表面耗尽层，改变LSPR的属性，它决定了LSPR频率调制的程度，减少预期的近场增强，并大大降低了LSPR对周围环境的敏感性。
2018-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A new model for the recombination and radiative lifetime of trions and biexcitons in spherically shaped semiconductor nanocrystals
在这封信中，我们提出了一个新的模型，以确定在有效质量近似下的束缚和非束缚情况下的三重子和双激子的复合振子强度。球形量子点中的三电子和双激子的辐射寿命证实了模型的正确性。结果表明，该模型的工作与更复杂的方法，如量子蒙特卡罗技术和原子计算的结果相比，有足够的精度。
2013-05-04 cond-mat.mes-hall
Dynamic lattice distortions driven by surface trapping in semiconductor nanocrystals
非辐射过程限制了纳米晶体的光电功能，并抑制了它们的器件性能。然而，纳米晶体中非辐射弛豫的动力学结构起源还不清楚。在这里，飞秒电子衍射测量证实了原子模拟揭示瞬态晶格变形伴随着无辐射的电子过程中的半导体纳米晶体。的激发能的依赖关系的调查表明，热载流子所产生的光子能量大大大于带隙诱导结构扭曲在几个皮秒的时间尺度上与本地化的陷阱空穴在表面。另一方面，由接近带隙的光子能量产生的载流子导致在更长的200 ps时间尺度上发生的瞬态晶格加热，由俄歇加热机制控制。阐明与热空穴的表面捕获相关的结构变形提供了原子尺度的见解的机制恶化的光电性能和一个途径，以尽量减少这些损失在MEMS器件。
2021-01-05 cond-mat.mes-hall
There's Plenty of Surface at the Bottom: Surface Chemistry Enhances Light Absorption by Colloidal Semiconductor Nanocrystals
费曼的说法被用来强调表面和界面在纳米尺度上的内在相关性。在这里，胶体无机半导体纳米晶体的光吸收的表面化学的显着影响进行了讨论和演示一般。胶体金属硫族化合物量子点（QD）表面的化学物种（配体）被证明可以诱导宽带吸收增强和带隙减小。一个全面的库的硫族醇（ate）配体被利用来推断表面化学对量子点的光吸收性能的作用：配体硫族键合原子主要决定带隙减少，与np占据轨道贡献的价带边缘，并介导宽带吸收增强，促进共轭的配体侧基，进一步贡献从电子供体取代基。这些发现指向描述的胶体量子点，可以设想配位体作为整体量子点电子结构的一部分，超出了常见的模型，从类比与核心/壳异质结构描绘配位体作为仅仅扰动的核心属性。
2018-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Mapping of few-electron wave-functions in semiconductor nanocrystals - evidence of exchange interaction
研究了扫描隧道光谱实验中针尖-衬底偏置感应电场对带电InAs纳米晶的影响。计算占据量子点的五个电子的基态和第一激发多粒子态，揭示了通过增加电场强度引起的斯塔克诱导的状态重排。结果表明，这种状态的重新排序是伴随着局部态密度（LDOS），这在原则上是观察到的波函数映射实验的对称性变化。由于在通常进行的实验中，电场不能直接控制，我们研究了5电子LDOS对称性的晶体尺寸依赖性。研究发现，随着曲率半径的增大，对称性由球形变为类环面。
2002-09-04 cond-mat.mes-hall
Partially confined excitons in semiconductor nanocrystals with a finite size dielectric interface
研究了有限势垒和量子点与基体间介电失配对半导体量子点激子性质的综合影响。为了避免非物理发散的自极化能量，这是最简单的和广泛采用的阶梯状模型的电介质界面，我们提出了一个现实的（有限大小）光滑的轮廓的电介质界面。我们已经发现，激子的结合能可以高于相应的一个完全限制无限的障碍或基本上为零的点大小取决于厚度的介电界面的宽范围内。
1999-09-01 cond-mat.mes-hall
Spin dynamics in semiconductor nanocrystals
利用时间分辨法拉第旋转研究了化学合成的直径为22-80埃的CdSe纳米晶的横向和纵向自旋弛豫。横向磁场中光注入自旋的旋进发生在不同的频率上，通过系统地研究尺寸依赖性和理论计算，将其分配给电子和激子自旋。它示出的横向自旋寿命是有限的不均匀的退相的程度，不能单独占NC尺寸分布。纵向自旋弛豫在这些NC发生在几个不同的时间尺度范围从100 ps-10微秒，并表现出显着不同的依赖于温度和字段相比，横向自旋弛豫。
2002-04-10 cond-mat.mes-hall
Zn-doped P-type InAs Nanocrystal Quantum Dots
本研究通过二乙基锌前驱体成功实现InAs纳米晶体的Zn p型掺杂，证实了Zn2+对In3+的置换掺杂机制及表面钝化效应，为制造短波红外光电器件铺平道路。
2023-06-26 cond-mat.mes-hall
Carrier multiplication yields in CdSe and CdTe nanocrystals by transient photoluminescence
工程半导体以增强载流子倍增（CM）可能会提高光伏电池的性能，并显着扩大适用于未来太阳能技术的材料范围。半导体纳米晶体（NC）已被提出作为一个有利的结构CM增强，和最近的测量瞬态吸收的证据表明，高效率的CM在铅硫族化物和CdSe NC。在这里，我们报告的评估CM收益率在CdSe和CdTe的NC的双激子和激子签名的瞬态光致发光衰减的定量分析。尽管该技术由于相对于激子的增强的双激子辐射率（kradBX > 2kradX）而特别敏感，但是我们在高达光子能量E > 3Eg的CdSe和CdTe NC中没有发现CM的证据，远高于先前报道的相对能量阈值。
2007-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Universal mechanism of luminescence enhancement in doped perovskite nanocrystals from symmetry analysis
金属卤化物钙钛矿纳米晶体已经表现出优异的光电性能，用于发光应用。可以使用与各种金属（M2+）的等价掺杂来定制和增强它们的光发射。尽管对最大限度地提高成绩至关重要，但仍然缺乏对这种兴奋剂的普遍工作机制的理解。在这里，我们直接比较的光学性质的纳米晶体含有最常用的掺杂剂，在相同的合成条件下制造。我们表明，第一次明确和支持的第一性原理计算和分子轨道理论，元素非特定的电子效应，而不是特定的电子效应主导这些属性下的设备相关的条件。大多数掺杂剂对钙钛矿电子结构的影响主要基于局部晶格周期性断裂和所产生的载流子局部化，导致增强的辐射复合，而掺杂剂特异性杂化效应起次要作用。我们的研究结果提出了选择掺杂剂的具体指导方针，以最大限度地提高所需光电子器件中钙钛矿发射体的性能。
2022-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Resonance Raman scattering in semiconductor quantum dots: Adiabatic vs. time-dependent perturbation theory
用Albrecht B项给出的微扰非绝热修正，修正和推广了半导体纳米晶体中共振单声子喇曼散射的绝热理论。这一理论面临的含时微扰的方法，指出他们的差异和相似之处。结果表明，在弱的电子-声子耦合和非简并或非耦合共振态的限制下，两种理论是等价的。本文报道了对CdSe和CdS纳米晶体中受限LO声子的A项和B项的计算。这些评估表明，B项通常可以忽略不计。
2002-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photoluminescence in array of doped semiconductor nanocrystals
我们研究了半导体纳米晶体（NC）的掺杂水平和NC尺寸的密集的周期性阵列的光致发光的量子产率的依赖关系。通过掺杂引入到NC的电子通过俄歇过程淬灭光致发光，使得实际上只有没有电子的NC对光致发光有贡献。计算机模拟和分析理论被用来找到这样的空NC的分数作为每个NC和NC尺寸的供体的平均数量的函数。对于一个小的球形纳米碳阵列，1S和1P能级之间的量子化间隙导致电子从具有大量施主的纳米碳转移到那些没有施主的纳米碳。结果，空NC消失，并且在每个NC的供体平均数接近1.8时，光致发光突然猝灭。示出的光致发光的相对强度与类型的跳变电导率的阵列的NC。
2014-01-04 cond-mat.mes-hall
Theory of hopping conduction in arrays of doped semiconductor nanocrystals
半导体纳米晶体（NC）的致密晶体阵列的电阻率以敏感的方式取决于掺杂水平以及NC尺寸和间距。这些参数的选择决定了通过阵列的电子传导是否将以激活的最近邻跳跃或可变范围跳跃（VRH）为特征。到目前为止，还没有通用的理论来解释这些不同的行为是如何出现在不同的掺杂水平和不同类型的NC。在本文中，我们研究了一个简单的理论模型的一个阵列的杂质半导体NC，可以解释从激活运输VRH的过渡。我们表明，在足够小的NC，从一个NC到另一个的施主数的波动提供足够的混乱，以产生充电的一些NC，作为电子被驱动腾出更高的壳层的量子限制能谱。这种约束驱动的充电在整个阵列中产生无序的库仑景观，并导致低温下的VRH。我们使用一个简单的计算机模拟，以确定不同的制度的传导在空间的温度，掺杂水平，和NC直径。我们还讨论了我们的研究结果与外部杂质电荷的大NC和NC门控电化学的影响。
2012-05-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of plasmon-enhanced Foerster energy transfer in optically-excited semiconductor and metal nanoparticles
我们描述了在金属子系统（金属纳米晶体）的存在下，半导体纳米粒子之间的Foerster转移的过程。在金属纳米晶体的存在下，Foerster过程可以变得更快，更长。Foerster转移的增强是由于等离子体辅助放大纳米级组件内的电场的效果而发生的。同时，金属纳米晶体导致在Foerster转移过程中的能量损失增加。在等离子体共振的激励下，我们推导出了能量转移率、光致发光强度和能量耗散率的方便方程。由于金属的强耗散，等离子体增强的Foerster转移的实验观察需要特殊的条件。作为可能的实验方法，我们考虑连续波和时间分辨的光致发光研究，并描述了观察等离子体增强转移的条件。特别是，我们表明，光致发光光谱应仔细分析，因为等离子体增强的福斯特效应可以出现在一起与强激子能量耗散。我们的研究结果可以应用到各种实验纳米系统。
2007-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hybrid superconductor-semiconductor devices made from self-assembled SiGe nanocrystals on silicon
锗在硅上的外延生长通过允许控制纳米晶体的尺寸、组成和位置的工艺导致SiGe纳米晶体的自组装。这种控制水平，加上与硅技术的固有兼容性，可以证明在纳米电子应用中是有用的。在这里，我们报告的量子点设备直接接触个别硅锗纳米晶体与铝电极，和生产的混合超导半导体器件，如共振超导晶体管，当点强耦合到电极的孔的限制。弱耦合量子点上的电荷输运测量揭示了离散的能谱，其中受限空穴态显示出各向异性的旋磁因子和强的自旋轨道耦合强度，具有明显的栅极电压和磁场依赖性。
2010-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Robust Metal-Insulator Transition Despite Surface Dead-Layer Growth in Sub-10-nm Cr-Doped V2O3 Nanocrystals
Saga University（佐贺大学）；Synchrotron Light Application Center, Saga University（佐贺大学同步辐射应用中心）；National Synchrotron Radiation Research Center（国家同步辐射研究中心）；Institute for the Advancement of Higher Education, Okayama University of Science（冈山理科大学高等教育推进研究所）；Kyushu University（九州大学）；Kumamoto University（熊本大学）；The Institute of Physical and Chemical Research (RIKEN)（理化学研究所）；RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science (RNC)（理化学研究所西村加速器科学中心）
研究通过光电子能谱和磁化率测量，发现亚10纳米Cr掺杂V2O3纳米晶体中金属-绝缘体转变持续存在，表面死层生长抑制了相干准粒子权重，揭示了纳米缩放对Mott基器件的实际限制。
2026-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Observation of spin-selective tunneling in SiGe nanocrystals
报道了在普通金属引线接触的SiGe纳米晶体中空穴的自旋选择性隧穿。自旋选择性来自于磁场的轨道效应与半导体的价带中存在的强自旋-轨道相互作用的相互作用。我们从实验和理论上证明了半导体纳米结构中的自旋选择性隧穿可以在不使用铁磁接触的情况下实现。报道的效应依赖于轻重空穴的混合，应该可以在具有简并价带的半导体中形成的量子点系统中观察到。
2011-07-20 cond-mat.mes-hall
Direct Measurements of Magnetic Polarons in Cd$_{1-x}$Mn$_x$Se Nanocrystals from Resonant Photoluminescence
在半导体中，量子限制可以大大增强带载子（电子和空穴）与掺杂剂原子之间的相互作用。这种增强的一个表现是磁掺杂纳米结构中激子磁极化子的稳定性增加。在胶体半导体纳米晶体中实现的非常强的0 D限制的限制下，单个激子可以在嵌入的磁性掺杂剂上施加超过几特斯拉的有效交换场$B_{\rm{ex}}$。在这里，我们使用非常敏感的共振光致发光（PL）的方法来直接测量的存在和性质的激子磁极化子在胶体镉$_{1-x}$锰$_x$硒纳米晶体。尽管Mn $^{2+}$浓度很小（$x$ =0.4- 1.6%），但在低温下通过泵浦激光和共振PL最大值之间的实质性斯托克斯位移观察到高达$\sim$ 26 meV的大极化子结合能，表明所有Mn $^{2+}$自旋几乎完全由$B_{\rm{ex}}$对准。温度和磁场依赖的研究表明，这些纳米晶体中的$B_{\rm{ex}} \approx$ 10~T，与理论估计很好地吻合。此外，发射线宽提供了直接洞察Mn $^{2+}$自旋的统计波动。这些共振PL的研究提供了详细的洞察集体磁现象，特别是在轻掺杂的纳米晶体，传统的技术，如非共振PL或时间分辨PL提供模糊的结果。
2017-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Full Quantum and Mixed Quantum--Classical Dynamics of Hot Exciton Cooling in Semiconductor Nanocrystals
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；University of Freiburg（弗赖堡大学）；Universität Heidelberg（海德堡大学）；The Hebrew University of Jerusalem（耶路撒冷希伯来大学）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
通过全量子动力学基准测试，发现CdSe纳米晶中超快初始衰减源于低频声子热涨落驱动的非绝热态混合，而量子主方程和混合量子-经典方法在描述慢速冷却时各有优劣，其中映射表面跳跃方法最准确。
2026-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Transport in a Single Self-Doped Nanocrystal
解决单个纳米粒子在红外线中的光学特性特别具有挑战性，因此需要开发用于表征该光谱范围内纳米粒子电导谱的替代方法。在这里，我们描述了一种有效的方法，在芯片电路上制造单个纳米颗粒隧道结。我们将这种方法应用于窄禁带的硒化汞纳米颗粒，其能带结构结合了体半金属的反转特性与量子限制和自掺杂。在调整栅极偏压时，测量揭示了光谱中存在两个能隙。较宽的带隙来自带间带隙，而较窄的带隙来自带内跃迁。后者接近零的栅极电压的观察证实了在单粒子水平的纳米粒子的掺杂特性，这是完全符合合奏光学和传输测量。最后，我们探讨了单个量子点内的光输运，并证明了一个大的光增益机制导致的光电门。
2017-10-14 cond-mat.mes-hall
Exciton scattering model of carrier multiplication in semiconductor nanocrystals
采用激子散射方法系统地研究了半导体纳米晶体中载流子倍增效应。利用投影算子，我们减少了库仑耦合多激子动力学的散射动力学的空间跨越单和双激子状态。我们推导出一个封闭的一组方程确定的散射矩阵元素。这使我们能够解释CM动力学作为一系列的奇数阶带间散射事件。利用时间相关的密度矩阵形式，我们提供了一个严格的描述有限时间泵浦脉冲引起的CM动力学。在这种方法中，单激子和双激子光生过程和随之而来的人口弛豫处理在同一基础上。这种方法提供了一个框架，数值计算和比较与每个过程相关的量子效率。在应用方面，考虑了弱带间库仑耦合的极限。最后，我们证明了三个以前使用的理论模型可以恢复为我们的激子散射模型的限制情况。
2010-07-13 cond-mat.mes-hall
Contact conductance governs metallicity in conducting metal oxide nanocrystal films
在体半导体材料中，绝缘体-金属转变（IMT）由传导电子的浓度决定。同时，即使当由金属构建块制造时，MEMS膜通常是绝缘的，其中MEMS间接触充当电子输运瓶颈。使用不同的电子浓度，尺寸和接触面积的透明导电掺锡氧化铟薄膜的图书馆，我们测试候选标准的IMT和建立一个相图的电子输运行为。从可变温度的电导率测量，我们了解到，IMT和随后的交叉到传统的金属行为在室温附近由导电性间接触。为了穿过IMT，互连耦合必须足以克服互连的充电能量，而传统的金属行为需要接触电导来达到互连的电导。这种理解可以使金属导电材料的设计和制造从金属结构单元。
2022-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of a field effect transistor based on semiconductor nanocrystal array
研究了由球形半导体纳米晶体（NC）周期性阵列构成的场效应晶体管（FET）的表面电导率。我们发现，电子引入到NC的栅极电压占据一个或两个层的阵列。计算机模拟和分析理论被用来研究阵列屏蔽和相应的第一和第二层的电子浓度随栅极电压的增长的演变。当第一层NC每个NC具有两个电子时，其1S和1P能级之间的量子化能隙引起第二层NC的1S能级的占据。只有在较大的栅极电压下，电子才开始离开第二层NC的1S能级并填充第一层NC的1P能级。通过实质上更大的栅极电压，所有电子空出第二层并移动到第一层NC的1P能级。由于两层浓度的这种非平凡的演变，FET的表面电导率非单调地取决于栅极电压。电子浓度的相同演变导致微分电容的非单调行为。
2014-03-20 cond-mat.mes-hall
Optical properties of coupled metal-semiconductor and metal-molecule nanocrystal complexes: the role of multipole effects
我们从理论上研究了光偶极子（半导体量子点或分子）与金属纳米颗粒之间的相互作用效应。计算的混合结构的吸收光谱表明强烈的干扰来自激子-等离子体激元耦合的影响。特别是，吸收光谱获得特征不对称线形和强反共振。我们在这里提出了一个精确的解决方案，超越了偶极子近似的问题，并发现多极处理的相互作用是至关重要的强相互作用激子等离子体激元纳米系统的理解。有趣的是，激子共振的可见性变得大大增强小粒子间的距离，由于干涉现象，多极效应，和电磁增强。我们发现，相消干涉特别强。利用我们的精确理论，我们表明，即使在室温下的激发系统中，也可以在实验上观察到干涉效应。
2008-01-22 cond-mat.mes-hall
Ab Initio Modeling of Phonon-Assisted Relaxation of Electrons and Excitons in Semiconductor Nanocrystals for Multiexciton Generation
在GW-BSE（Bethe-Salpeter方程）方法框架下，对纳米团簇中的电子-声子相互作用和激子-声子相互作用进行了计算。声子效应的模型与两个粒子表示的第一次。计算了电子和激子的无辐射弛豫速率。结果表明，单声子弛豫和多声子弛豫在纳米晶体中都是显著的，并且对应于两种具有完全不同谱线形状的物理过程。此外，多声子弛豫始终发生，其速率与所研究系统（Si 46）中电子和激子的相应单声子弛豫速率相当。基于多体格林函数理论计算了电子和激子的非弹性散射率。对于Si 46中的电子态，非弹性散射衰变被预测为多激子弛豫的主要衰变机制，并且对于Si 46中的大多数激子态，非辐射弛豫率大于非弹性散射率。
2020-06-17 cond-mat.mes-hall
Inter-band Coulomb coupling in narrow gap semiconductor nanocrystals: $\mathbf{k}\cdot\mathbf{p}$ theory
在八带$\mathbf{k}\cdot\mathbf{p}$理论下，导出了半导体晶体中不同电子数和空穴数的态间库仑相互作用的矩阵元。这些矩阵元素负责多个激子的产生，这可能有助于提高太阳能电池的效率。我们的计算是在多带包络函数形式主义的基础上产生的8带$\mathbf{k}\cdot\mathbf{p}$哈密顿对角化的状态。我们详细研究和比较两个贡献的带间库仑耦合：介观的，只涉及的包络函数，并依赖于带混合，和微观的，依赖于布洛赫部分的波函数和非零，即使在单带状态。我们表明，这两个贡献是一个类似的数量级。我们还研究了带间库仑矩阵元的幅度的统计分布，并表明，根据有利于数值计算收敛的幂律，整体耦合到远程状态衰减。
2015-05-01 cond-mat.mes-hall
Stark effect, polarizability and electroabsorption in silicon nanocrystals
与其他材料不同，在氧化物中嵌入的硅纳米晶体（NC）中证明量子限制斯塔克效应（QCSE）是相当难以捉摸的。在这里，最近的实验数据，从离子注入硅纳米粒子的QCSE使用原子赝势理论的背景下明确地解释。这进一步揭示了大部分斯塔克位移来自价态，其经历能级交叉，导致相对于所施加的场的非单调辐射复合行为。在2.5- 6.5 nm的直径范围内提取包括激子效应的嵌入式Si NC的极化率，其显示立方标度$α=c D^3$，具有$c=2.436\times 10^{-11}$ C/（Vm），其中$D$是NC直径。最后，基于带内电吸收分析，预测p型掺杂的Si纳米碳将显示出显著的电压可调谐性，而n型掺杂的样品应该几乎不敏感。鉴于体硅作为中心对称晶体缺乏线性电光效应的事实，这可能为使用p型掺杂Si NC的电调制提供了一种可行的替代方案。
2010-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Laser-Driven Growth of Semiconductor Nanowires from Colloidal Nanocrystals via the Young-Laplace Effect
通过基于蒸汽和溶液的工艺生产纳米线的能力已经将纳米线材料系统推向了广泛的技术应用。传统的基于蒸气的纳米线合成已经能够精确控制纳米线的组成和相。然而，基于蒸汽的纳米线生长采用具有专门的压力管理系统的批量工艺，该压力管理系统被设计成在高温下操作，限制了产量。最近开发的基于溶液的纳米线生长工艺具有改进的可扩展性，但可能需要更广泛的压力和温度管理系统。在这里，我们展示了一个连续流，基于溶液的纳米线生长过程，利用大的杨氏-拉普拉斯界面的表面压力和集体加热效应的胶体金属纳米晶体照射下驱动半导体纳米线生长光热，而不需要高压或高温设备。在这个过程中，激光照射含有金属纳米晶体和半导体前体的溶液。在光吸收时，金属纳米晶体快速加热，引起半导体前体分解和纳米线生长。该过程在标准条件下在简单玻璃器皿中的工作台上进行。为了证明这种技术的一般性，我们合成了三种不同的半导体纳米线材料系统：铋种子锗纳米线，铋种子硒化镉纳米线，铟种子锗纳米线。这个过程的简单性和多功能性打开了一系列的实验和技术，包括在线组合识别优化的反应参数，原位光谱测量研究基于溶液的纳米线生长，和潜在的生产纳米线与复杂的组合物或合理地掺入掺杂剂。
2020-07-18 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Theory of photo-injection of hot plasmonic carriers in metal-semiconductor nanostructures
我们从理论上研究了等离子体载流子从光激发的金属晶体注入到半导体接触或附着分子的影响。大尺寸和小尺寸金属纳米晶中光激发热载流子的分布有很大的不同。在大的纳米晶体中，大多数载流子具有非常小的能量，并且热载流子分布类似于体中的等离子体波的情况。在小于20 nm的纳米晶体中，载流子分布扩展到更大的能量，并占据整个区域E_{F} <E<Ω。上述行为的物理原因是量子力学中的动量不守恒。由于上述性质，小尺寸的纳米晶体最适合于设计基于等离子体电子和空穴注入的光电和光合器件。该问题的中心参数是Δ N =omega/ q_{L} * v_{F}，其中q_{L}是动量传递，v_{F}是费米速度。在金纳米晶体中，当Δ N <7时，高能热电子产生是有效的。对于较大的参数Δ N，高能电子的数量大大减少。另一个重要因素是激发光的偏振。为了有效地激发具有高能量的载流子，电场极化矢量应该垂直于具有小宽度~ 10-20 nm的棱柱状纳米天线（板或片）。我们还显示了我们的理论之间的关系注入等离子体纳米晶体和Fowler理论注入从散装金属。除了棱柱几何（或片晶几何），我们还考虑立方体。研究结果可用于设计纯固态光电子器件和光催化及太阳能转换系统。
2013-09-19 cond-mat.mes-hall
Thermal transport evolution due to nanostructural transformations in Ga-doped indium-tin-oxide thin films
本文对不同Ga浓度（0-30 at. s）的氧化铟锡（ITO）薄膜的热导率进行了全面的理论和实验研究。%）。X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜显示在15-20原子的范围内的结构转变。%的Ga从纳米晶相转变为非晶相。室温飞秒时域热反射测量结果表明，在2.0-0.5 W/（m K）的范围内，取决于Ga掺杂水平的热导率的非线性下降。将密度泛函理论计算与XRD数据进行比较，发现Ga原子取代了ITO纳米晶体中的In原子，保留了Ia-3空间群对称性。计算的声子色散关系表明，Ga掺杂导致出现杂化金属原子的振动与避免交叉行为。这些杂化振动具有缩短的平均自由程，是纳米晶相热导率下降的主要原因。在15-20 at. %的Ga。喷雾热分解法制备的ITO：Ga薄膜具有良好的热传导性能，这对ITO：Ga薄膜的热电应用具有重要意义。
2021-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
