Efficient 2D to 0D Energy Transfer in HgTe Nanoplatelet-Quantum Dot Heterostructures through High-Speed Exciton Diffusion

异质结 量子点 激子 扩散 材料科学 半导体 光电子学 动能 量子阱 凝聚态物理 物理 光学 量子力学 激光器
作者
Stephanie M. Tenney,Lauren A. Tan,Xuanheng Tan,Mikayla L. Sonnleitner,Belle Coffey,Jillian A. Williams,Ricky Ronquillo,Timothy L. Atallah,Tasnim Ahmed,Justin R. Caram
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry Letters [American Chemical Society]
卷期号:14 (42): 9456-9463 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acs.jpclett.3c02168
摘要

Large area absorbers with localized defect emission are of interest for energy concentration via the antenna effect. Transfer between 2D and 0D quantum-confined structures is advantageous as it affords maximal lateral area antennas with continuously tunable emission. We report the quantum efficiency of energy transfer in in situ grown HgTe nanoplatelet (NPL)/quantum dot (QD) heterostructures to be near unity (>85%), while energy transfer in separately synthesized and well separated solutions of HgTe NPLs to QDs only reaches 47 ± 11% at considerably higher QD concentrations. Using Kinetic Monte Carlo simulations, we estimate an exciton diffusion constant of 1-10 cm2/s in HgTe NPLs, the same magnitude as that of 2D semiconductors. We also simulate in-solution energy transfer between NPLs and QDs, recovering an R-4 dependence consistent with 2D-0D near-field energy transfer even in randomly distributed NPL/QD mixtures. This highlights the advantage of NPLs 2D morphology and the efficiency of NPL/QD heterostructures and mixtures for energy harvesting.
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