秦海燕和彭笑刚课题组在量子点俄歇效应研究上取得进展

    胶体量子点是尺寸在量子限域范围的半导体纳米晶。量子点作为新型的发光和光电材料，有望在显示和照明、激光、单光子源、生物医学成像等众多应用领域产生颠覆性的影响。俄歇复合是量子点多载流子态的主要非辐射复合途径，影响大多数基于量子点的光学以及电学器件的性能。如俄歇效应会导致量子点发光二极管的效率滚降以及量子点激光的短阈值寿命，但强俄歇效应又会增加单光子源的纯度。如今，具有优异单激子发射态性质的量子点的合成已经被广泛报道，而多载流子态的研究仍不足以支撑量子点应用的发展。如何有效的调控俄歇效应、设计具有所需光电性质的量子点体系一直是领域内的重要挑战。

   近日，浙江大学化学系秦海燕、彭笑刚课题组和美国劳伦斯伯克利国家实验室Lin-Wang Wang课题组联合研究了带正电和带负电基元多载流子态的俄歇非辐射复合与核壳量子点几何结构的关系，提出了一种基于几何结构依赖介电屏蔽效应的俄歇工程策略，用于调控量子点多载流子态光学性质。研究结果表明，两种基元多载流子态的俄歇速率可在一个数量级左右范围内独立调控。本研究的发现有别于多数实验和理论报道，在某些特定结构下，带负电单激子态的俄歇速率会快于带正电单激子态。本文认为这种特殊现象是几何结构依赖的介电屏蔽效应对俄歇复合的的调制导致的，理论计算很好地支撑了该结论。基于此本文提出了一种基于几何结构相关介电屏蔽，调控量子点俄歇非辐射复合速率的新策略。该策略适用范围可拓宽至几乎所有类型的核/壳量子点体系，可用于抑制（或增强）俄歇效应以满足不同的基于量子点的光学和光电器件应用的性能需求。该研究成果发表在Nature Communications, 2019, 10, 1750.（https://www.nature.com/articles/s41467-019-09737-2） 

本文第一作者为侯小琪（浙江大学），共同通讯作者为秦海燕（浙江大学）、Lin-Wang Wang（美国劳伦斯伯克利国家实验室）和彭笑刚（浙江大学）；其他共同作者为美国劳伦斯伯克利国家实验室JunKang、华中科技大学陈学文、浙江大学马军良、周建海、陈丽平和王林军。该项目获得国国家重点研发计划、国家自然科学基金的支持。