HgTe 양자점에서 느린 핫 엑시톤 냉각 및 향상된 입자 간 엑시톤 결합

빠른 핫 캐리어/엑시톤 냉각은 포토볼타이익 효율을 위한 주요 손실 경로를 구성합니다. 핫 캐리어/엑시톤 이완을 어떻게 감소시킬 것인지가 고성능 포토볼타이익 장치를 달성하는 데 있어 주요한 문제로 남아 있습니다. 여기서 우리는 콜로이드 HgTe 양자점(QDs)에서 수백 피코초로 연장할 수 있는 느린 핫 엑시톤 냉각을 보여줍니다. 에너지 손실률은 불균질 무기 반도체보다 1차원 더 작은데, 이는 포논 병목 현상과 밴드 간 바이엑시톤 오거 재조합(BAR) 효과에 의해 매개되며, 이는 모두 QD 크기가 줄어들면서 증가합니다. 두 효과는 다중 엑시톤 생성의 출현과 경쟁합니다. 흥미롭게도 BAR는 입자 간 거리가 줄어들면서 저조도 여기에 우세합니다. 실험적 증거와 수치적 증거 모두 이러한 효율적인 BAR가 필름 내 이웃 HgTe QD 간 파동 함수 중첩에 의해 유도된 터널링 매개 입자 간 엑시톤 결합에서 비롯된 것을 보여줍니다. 따라서 우리의 연구는 HgTe QD 기반의 효율적인 핫 캐리어/엑시톤 태양 전지 실현 가능성을 드러냅니다. 근본적으로 우리는 양자 제한 파동 함수의 분산된 특성이 BAR를 강화한다는 것을 밝힙니다. 입자 간 엑시톤 결합은 콜로이드 반도체 QD의 크기 조정 가능한 구속을 유지하면서 동시에 벌크 반도체 재료에서 일반적인 높은 이동성과 전도성을 유지할 수 있는 차세대 광전자 재료 개발에 빛을 비출 수 있습니다.