量子ドットにおけるオージェ再結合過程の抑制(Suppressing the Auger recombination process in quantum dots)

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IBSの研究グループが、遷移双極子モーメントを制御する基本原理を解明 IBS research group reveals the underlying principle for controlling the transition dipole moment

2022-01-10 大韓民国・基礎科学研究院(IBS)

韓国基礎科学研究所(IBS)分子分光・ダイナミクス研究センターは、過渡吸収分光法を用いて、CdSe QDにおいて数ピコ秒の時間スケールで起こるオージェ再結合を観測することに成功しました。研究グループは、このプロセスがメタマテリアルナノ構造によって制御可能であることを初めて実証しました。オージェ再結合過程が励起子の遷移双極子モーメントに強く依存することに基づき、QDの遷移双極子とナノ構造によって形成されるそのイメージとの相互作用により、純遷移双極子モーメントの振幅を減少させることでオージェ再結合過程を抑制できることが明らかになりました。

The transition dipole triggered by light in the quantum dot film can be affected by its image created by nanostructures.
Figure 1. Variations of transition dipole moment due to an image dipole interaction


<関連情報>

ナノコンポジット材料上のコロイドナノ結晶薄膜における遷移双極子モーメントの調整 Tailoring Transition Dipole Moment in Colloidal Nanocrystal Thin Film on Nanocomposite Materials

First published: 22 December 2021 https://doi.org/10.1002/adom.202102050

Abstract

Controlling the transition dipole moment is extremely important for various photophysical characteristics in semiconductors. Especially, suppression of Auger recombination in quantum dots (QDs) is essential for the development of novel applications, including bioimaging, lasing, and optoelectronic devices. To date, most of the studies on the Auger process are conducted on the basis of manipulating the material property such as wavefunction of electron and hole, energy band, and confinement potential. However, a new way of tuning the Auger process using nanocomposite materials is not reported. In this work, the biexciton Auger recombination (BAR) process in CdSe/CdS(1 ML) nanocrystal thin-film is successfully controlled by introducing nanocomposite materials. Performing pump intensity-dependent transient absorption experiments, a significant reduction (up to 30%) of BAR rate is observed in the presence of nanocomposite structures. This notable suppression effect is attributed to the modulation of the net transition dipole moment. These findings will provide further insight into the rational design of QDs combining with a nanostructure that efficiently suppresses Auger recombination rates.

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