Efficient charge separation and enhanced photocurrent of CdTe quantum dots-Au nanoclusters composite with type-II band alignment
Efficient charge separation and enhanced photocurrent of CdTe quantum dots-Au nanoclusters composite with type-II band alignment
复制标题
II型能带排列的CdTe量子点-Au纳米团簇复合材料的高效电荷分离和增强光电流
DOI：
10.1063/5.0083889
复制
发表时间：
2022-04
影响因子：
4
通讯作者：
Lijun Guo
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Jia Xu;Yatao Pan;Zhongran Wei;Shida Luo;Xia Ran;Yulu He;Renming Liu;Zhen Chi;Lijun Guo
基于量子点（QD）的复合材料是光电和光子器件的有希望的候选者。了解光致载流子动力学对于提高纳米复合材料的光电转换效率至关重要。在这项工作中，我们构建了 CdTe QD 与 Au 纳米团簇 (Au NC) 杂化的纳米复合材料，并研究了超快载流子动力学和增强的光电性能。 CdTe QD 和 Au NC 的同时光致发光猝灭和寿命缩短表明 II 型能带排列，促进 CdTe QD-Au NC 纳米复合材料中的载流子动力学。瞬态吸收测量表明，电子从 CdTe QD 转移到 Au NC ，有效促进电荷分离并抑制激子复合。我们发现，CdTe QDs-Au NCs 纳米复合材料的热电子转移量子效率可以达到~50%，速率常数为 1.01 × 1013 s−1。因此，与单独的 CdTe QD 和 Au NC 相比，由于光生载流子的有效分离，CdTe QDs-Au NC 器件的光电流性能得到了显着增强。这些发现对于开发基于半导体量子点和金属NC的光捕获和光电器件具有重要意义。
Quantum dots (QDs)-based composites are promising candidates for optoelectronic and photonic devices. Understanding the photo-induced carrier dynamics is fundamental and crucial for improving the photoelectric conversion efficiency of nanocomposites. In this work, we have constructed nanocomposite hybridizing CdTe QDs with Au nanoclusters (Au NCs) and investigated the ultrafast carrier dynamics and enhanced photoelectric properties. The concurrent photoluminescence quenching and lifetime decreasing of CdTe QDs and Au NCs suggest a type-II band alignment, facilitating the carrier dynamics in the CdTe QDs-Au NCs' nanocomposite. The transient absorption measurements demonstrate an ultrafast and efficient electron transfer from CdTe QDs to Au NCs, effectively promoting the charge separation and inhibiting the exciton recombination. We found that the quantum efficiency of hot electron transfer can reach ∼50% with a rate constant of 1.01 × 1013 s−1 for the CdTe QDs-Au NCs' nanocomposite. As a result, the photocurrent performance of the CdTe QDs-Au NC device has been dramatically enhanced due to the efficient separation of photogenerated carriers, compared to that of individual CdTe QDs and Au NCs. These findings are significant for developing the light-harvesting and photoelectric devices based on semiconductor QDs and metal NCs.
登录
查看更多内容
影响因子：
8.6
作者：
Zachary A. VanOrman;Alexander S. Bieber;S. Wieghold;L. Nienhaus
通讯作者：
Zachary A. VanOrman;Alexander S. Bieber;S. Wieghold;L. Nienhaus
影响因子：
15
作者：
Graff, Brittney M.;Bloom, Brian P.;Waldeck, David H.
通讯作者：
Waldeck, David H.
影响因子：
9.5
作者：
Caitlin R. McGranahan;G. E. Wolfe;Alejandro Falca;David F. Watson
通讯作者：
Caitlin R. McGranahan;G. E. Wolfe;Alejandro Falca;David F. Watson
影响因子：
3.7
作者：
Kambhampati, Patanjali
通讯作者：
Kambhampati, Patanjali
影响因子：
3.7
作者：
Mondal, Navendu;Samanta, Anunay
通讯作者：
Samanta, Anunay