Stimulating Phonon Bottleneck Effect in Organic Semiconductors by Charge-Transfer-Mediated J-Aggregation

化学 分子间力 载流子 飞秒 有机半导体 半导体 声子 超快激光光谱学 化学物理 激发态 吸收(声学) 单重态 分子物理学 光电子学 原子物理学 分子 光谱学 凝聚态物理 材料科学 物理 光学 量子力学 激光器 有机化学
作者
Jiawen Fang,Ping Li,Longyan Zhang,Xiuzhi Li,Jingyu Zhang,Chaochao Qin,Tushar Debnath,Wei Huang,Runfeng Chen
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:146 (1): 961-969
标识
DOI:10.1021/jacs.3c11262
摘要

Hot carriers rapidly lose kinetic energies on a subpicosecond time scale, posing significant limitations on semiconductors’ photon-conversion efficiencies. To slow the hot carrier cooling, the phonon bottleneck effect is constructed prevalently in quantum-confined structures with discrete energy levels. However, the maximum energy separation (ΔEES) between the energy levels is in a range of several hundred meV, leading to unsatisfactory cooling time. To address this, we design a novel organic semiconductor capable of forming intermolecular charge transfer (CT) in J-aggregates, where the lowest singlet excited state (S1) splits into two states due to the significant interplay between the Coulomb interaction and intermolecular CT coupling. The ΔEES between the two states can be adjusted up to 1.02 eV, and an extremely slow carrier cooling process of ∼72.3 ps was observed by femtosecond transient absorption spectroscopy. Moreover, the phonon bottleneck effect was identified in organic materials for the first time, and CT-mediated J-aggregation with short-range interactions was found to be the key to achieving large ΔEES. The significantly prolonged carrier cooling time, compared to <100 fs in the isolated molecule (10–6 M), highlights the potential of organic molecules with diversified aggregation structures in achieving long-lived hot carriers. These findings provide valuable insights into the intrinsic photophysics of electron–phonon scattering in organic semiconductors.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
hs完成签到,获得积分20
刚刚
香蕉觅云应助研友_LOoomL采纳,获得10
1秒前
深情安青应助西西歪采纳,获得10
2秒前
慕青应助大侦探皮卡丘采纳,获得10
3秒前
大模型应助噔噔采纳,获得10
3秒前
沉梦昂志_hzy完成签到,获得积分0
3秒前
小胜完成签到 ,获得积分10
3秒前
psylin发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
周小丁发布了新的文献求助10
4秒前
hsc发布了新的文献求助80
4秒前
琳燕发布了新的文献求助100
6秒前
7秒前
榴莲完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
华清引完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
10秒前
11秒前
wang发布了新的文献求助10
12秒前
善学以致用应助摸鱼采纳,获得10
13秒前
JamesPei应助轻松海云采纳,获得10
14秒前
14秒前
小妮子发布了新的文献求助10
14秒前
hsc完成签到,获得积分10
15秒前
噔噔发布了新的文献求助10
16秒前
krisliu完成签到 ,获得积分10
17秒前
lalala应助hsc采纳,获得10
18秒前
李爱国应助陈陈采纳,获得10
19秒前
20秒前
默言晨曦发布了新的文献求助10
20秒前
dream177777完成签到 ,获得积分10
21秒前
wang完成签到,获得积分10
21秒前
萨拉斐尔发布了新的文献求助10
21秒前
酸桃子发布了新的文献求助10
26秒前
26秒前
米饭辣椒完成签到,获得积分10
26秒前
神勇的人雄完成签到,获得积分10
29秒前
噔噔完成签到,获得积分10
33秒前
33秒前
高分求助中
Rock-Forming Minerals, Volume 3C, Sheet Silicates: Clay Minerals 2000
The late Devonian Standard Conodont Zonation 2000
Nickel superalloy market size, share, growth, trends, and forecast 2023-2030 2000
The Lali Section: An Excellent Reference Section for Upper - Devonian in South China 1500
The Healthy Socialist Life in Maoist China 600
The Vladimirov Diaries [by Peter Vladimirov] 600
Encyclopedia of Computational Mechanics,2 edition 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3269408
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2908987
关于积分的说明 8347481
捐赠科研通 2579206
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1402693
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 655478
邀请新用户注册赠送积分活动 634685