近日，我校物理與電子工程學(xué)院量子材料超快光譜研究團(tuán)隊(duì)在Nano Letters（物理：凝聚態(tài)物理一區(qū)TOP，影響因子：9.1）上發(fā)表題為“Superior Multiple Exciton Generation in Ecofriendly Ag2Se Colloidal Quantum Dots”的研究成果，我校余俊宏教授為第一作者兼通訊作者，劉佰全副教授和余學(xué)超研究員為共同通訊作者，我校為第一完成單位，中科院蘇州納米所和中山大學(xué)為合作單位。
在光電領(lǐng)域，多激子生成（MEG）是一種能夠顯著提升光電轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵技術(shù)，它通過(guò)單個(gè)高能光子產(chǎn)生多個(gè)電子-空穴對(duì)（激子），從而有效減少熱載流子的能量耗散。然而，目前實(shí)現(xiàn)高效MEG的材料大多含有重金屬元素，如鉛、汞和鎘等，這些材料存在毒性，限制了其在可持續(xù)光電技術(shù)中的應(yīng)用。同時(shí)，大多數(shù)環(huán)保型材料由于其帶隙結(jié)構(gòu)和載流子動(dòng)力學(xué)特性，難以實(shí)現(xiàn)高效的多激子生成。
研究團(tuán)隊(duì)首次在低毒性Ag2Se膠體量子點(diǎn)（CQDs）中實(shí)現(xiàn)了卓越的多激子生成特性。這些量子點(diǎn)不僅具有接近1 eV的最優(yōu)帶隙，適合陽(yáng)光吸收，還展示了稀疏的態(tài)密度，從而延緩了熱載流子的冷卻過(guò)程，使得MEG的閾值能量接近理論極限（約2.26倍帶隙能量），轉(zhuǎn)換效率高達(dá)約91%。同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)超快光譜學(xué)技術(shù)測(cè)量了不同激發(fā)光能量下的激子動(dòng)力學(xué)，揭示了MEG過(guò)程中的逆俄歇效應(yīng)，有效解釋了Ag2Se CQDs中MEG的低閾值和高效率特性。
這項(xiàng)研究為開(kāi)發(fā)下一代環(huán)保型高效光伏器件提供了新的材料選擇。Ag2Se CQDs的溶液加工性、高M(jìn)EG效率和接近1 eV的帶隙使其成為擴(kuò)展熱載流子光電器件的理想材料。
圖：Ag2Se膠體量子點(diǎn)中的多激子生產(chǎn)機(jī)理
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.5c03143
