Dépendance de la mobilité des porteurs à la taille des nanocristaux et à la longueur des ligands dans les solides de nanocristaux PbSe

Nous mesurons les mobilités des électrons et des trous à effet de champ (micro(FE)) à température ambiante d'une série de films de nanocristaux PbSe traités avec de l'alkanedithiol en fonction de la taille des NC et de la longueur de la chaîne d'alcane. Nous constatons que les mobilités des porteurs diminuent exponentiellement avec l'augmentation de la longueur du ligand selon le paramètre de mise à l'échelle beta = 1,08-1,10 A(-1), comme prévu pour le transport par saut dans des conducteurs granulaires avec des barrières de tunnel d'alcane. Une énergie de couplage électronique aussi grande que 8 meV est calculée à partir des données de mobilité. Les mobilités augmentent d'1 à 2 ordres de grandeur avec l'augmentation du diamètre des NC (jusqu'à 0,07 et 0,03 cm(2) V(-1) s(-1) pour les électrons et les trous, respectivement); la mobilité des électrons atteint un maximum à une taille de NC d'environ 6 nm, puis diminue pour des NC plus grands, tandis que la mobilité des trous montre une augmentation monotone. Les tendances en taille-mobilité semblent être principalement influencées par le nombre plus réduit de sauts nécessaires pour le transport à travers des ensembles de NC plus grands, mais peuvent également refléter une diminution systématique de la profondeur des états piégés avec une diminution de l'écart du gap des NC. Nous constatons que la mobilité des porteurs est indépendante de la polydispersité des échantillons de NC, ce qui peut être compris si les réseaux de percolation des NC de plus grand diamètre et de plus petit gap portent la plupart du courant dans ces solides de NC. Nos résultats établissent une référence pour les tendances de mobilité dans les solides de NC PbSe, avec des implications pour la fabrication de dispositifs optoélectroniques à base de NC à haute mobilité.