Mechanisms for photogeneration and recombination of multiexcitons in semiconductor nanocrystals: Implications for lasing and solar energy conversion

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 110, Issue 34, 2006, Pages 16827-16845

  Klimov, Victor I ^a  

^a LOS ALAMOS NATIONAL LABORATORY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AUGER ELECTRON SPECTROSCOPY; ENERGY TRANSFER; NANOSTRUCTURED MATERIALS; OPTICAL SYSTEMS; PHOTONS; SEMICONDUCTOR DEVICES;

ELECTRONIC WAVE FUNCTIONS; PHOTOGENERATION; SEMICONDUCTOR NANOCRYSTALS; SOLAR ENERGY CONVERSION;

EXCITONS;

EID: 33748809508     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp0615959     Document Type: Article

References (90)

1. Murray, C. B.; Norris, D. J.; Bawendi, M. G. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 8706.
2. Qu, L.; Peng, X. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 2049.
3. Peng, X. G.; Manna, L.; Yang, W. D.; Wickham, J.; Scher, E.; Kadavanich, A.; Alivisatos, A. P. Nature 2000, 404, 59.
4. Manna, L.; Scher, E. C.; Alivisatos, A. P. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 12700.
5. Hines, M. A.; Guyot-Sionnest, P. J. Phys. Chem. 1996, 100, 468.
6. Dabbousi, B. C.; Rodriguez-Viejo, J.; Mikulec, F. V.; Heine, J. R.; Mattoussi, H.; Ober, R.; Jensen, K. F.; Bawendi, M. G. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 9463.
7. Peng, X.; Schlamp, M. C.; Kadavanich, A. V.; Alivisatos, A. P. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 7019.
8. Ivanov, S. A.; Nanda, J.; Piryatinski, A.; Achermann, M.; Balet, L. P.; Bezel, I. V.; Anikeeva, P. O.; Tretiak, S.; Klimov, V. I. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 10625.
9. Kim, H.; Achermann, M.; Hollingsworth, J. A.; Klimov, V. I. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 544.
10. Efros, Al. L.; Efros, A. L. Sou. Phys. Sem. 1982, 16, 772.
11. Beni, G.; Rice, T. M. Phys. Rev. B 1978, 18, 768.
12. Shionoya, H.; Saito, H.; Hanamura, E.; Akimoto, O. Solid State Commun. 1973, 12, 223.
13. Brus, L. E. J. Chem. Phys. 1984, 80, 4403.
14. Grigoryan, G. B.; Rodina, A. V.; Efros, AI. L. Sov. Phys. Solid State 1990, 32, 2037.
15. Kang, K. I.; Kepner, A. D.; Gaponenko, S. V.; Koch, S. W.; Hu, Y. Z.; Peyghambarian, N. Phys. Rev. B 1993, 48, 15449.
16. Klimov, V.; Hunsche, S.; Kurz, H. Phys. Rev. B 1994, 50, 8110.
17. Achermann, M.; Hollingsworth, J. A.; Klimov, V. I. Phys. Rev. B 2003, 68, 245302.
18. Efros, Al. L.; Kharchenko, V. A.; Rosen, M. Solid State Commun. 1995, 93, 281.
19. Klimov, V. I.; McBranch, D. W. Phys. Rev. Lett. 1998, 80, 4028.
20. Guyot-Sionnest, P.; Shim, M.; Matranga, C.; Hines, M. Phys. Rev. B 1999, 60, 2181.
21. Klimov, V. I.; Mikhailovsky, A. A.; McBranch, D. W.; Leatherdale, C. A.; Bawendi, M. G. Phys. Rev. B 2000, 67, 13349.
22. Chepic, D. I.; Efros, Al. L.; Ekimov, A. I.; Ivanov, M. G.; Kharchenko, V. A.; Kudriavtsev, I. A. J. Lumin. 1990, 47, 113.
23. Klimov, V. I.; Mikhailovsky, A. A.; McBranch, D. W.; Leatherdale, C. A.; Bawendi, M. G. Science 2000, 287, 1011.
24. Wang, L.-W.; Califano, M.; Zunger, A. Phys. Rev. Lett. 2003, 91, 056404.
25. Klimov, V. I.; Mikhailovsky, A. A.; Xu, S.; Malko, A.; Hollingsworth, J. A.; Leatherdale, C. A.; Eisler, H. J.; Bawendi, M. G. Science 2000, 290, 314.
26. Mikhailovsky, A. A.; Malko, A. V.; Hollingsworth, J. A.; Bawendi, M. G.; Klimov, V. I. Appl. Phys. Lett. 2002, 80, 2380.
27. Schaller, R. D.; Klimov, V. I. Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 186601.
28. Schaller, R. D.; Petruska, M. A.; Klimov, V. I. Appl. Phys. Lett. 2005, 87, 253102.
29. Schaller, R. D.; Sykora, M.; Pietryga, J. M.; Klimov, V. I. Nano Lett. 2006, 6, 424.
30. Klimov, V. I.; McBranch, D. W.; Leatherdale, C. A.; Bawendi, M. G. Phys. Rev. B 2000, 60, 13740.
31. Nirmal, M.; Norris, D. J.; Kuno, M.; Bawendi, M. G.; Efros, Al. L.; Rosen, M. Phys. Rev. Lett. 1995, 75, 3728.
32. Crooker, S. A.; Barrick, T.; Hollingsworth, J. A.; Klimov, V. I. Appl. Phys. Lett. 2003, 82, 2793.
33. Labeau, O.; P. Tamarat; Lounis, B. Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 257404.
34. Efros, AI. L.; Rosen, M. Phys. Rev. B 1996, 54, 4843.
35. Efros, Al. L. Fine Structure and Polarization Properties of the Band Edge Excitons in Semiconductor Nanocrystals. In Semiconductor and Metal Nanocrystals: Synthesis and Electronic and Optical Properties; Klimov, V. I., Ed.; Marcel Dekker: New York, 2003; p 103.
36. Ekimov, A. I.; Hache, F.; Schanne-Klein, M. C.; Ricard, D.; Flytzanis, C.; Kudryavtsev, I. A.; Yazeva, T. V.; Rodina, A. V.; Efros, Al. L. J. Opt. Soc. Am. B 1993, 10, 100.
37. Nirmal, M.; Murray, C. B.; Bawendi, M. G. Phys. Rev. B 1994, 50, 2293.
38. Norris, D. J.; Efros, Al. L.; Rosen, M.; Bawendi, M. G. Phys Rev. B 1996, 53, 16347.
39. Htoon, H.; Hollingsworth, J. A.; Dickerson, R.; Klimov, V. I. Phys. Rev. Lett. 2003, 227401.
40. Schaller, R. D.; Petruska, M. A.; Klimov, V. I. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 13765.
41. Chatterji, D. The Theory of Auger Transitions; Academic Press: London, 1976.
42. Landsberg, P. T. Recombination in Semiconductors; University Press: Cambridge, 1991.
43. Klimov, V. I.; McBranch, D. W. Phys. Rev. B 1997, 55, 13173.
44. Kharchenko, V. A.; Rosen, M. J. Lumin. 1996, 70, 158.
45. Efros, AI. L., private communication.
46. Klimov, V. I.; Bawendi, M. G. MRS Bull. 2001, 26, 998.
47. Klimov, V. I. Charge carrier dynamics and optical gain in nanocrystal quantum dots: From fundamental photophysics to lasing devices. In Semiconductor and Metal Nanocrystals: Synthesis and Electronic and Optical Properties; Klimov, V. I., Ed.; Marcel Dekker: New York, 2003; p 159.
48. Sundar, V. C.; Eisler, H.-J.; Bawendi, M. G. Adv. Mater. 2002, 14, 739.
49. Petruska, M. A.; Malko, A. V.; Voyles, P. M.; Klimov, V. I. Adv. Mater. 2003, 15, 610.
50. Cha, J. N.; Bartl, M. H.; Wong, M. S.; Popitsch, A.; Deming, T. J.; Stucky, G. Nano Lett. 2003, 3, 907.
51. Snee, P. T.; Chan, Y.; Nocera, D. G.; Bawendi, M. G. Adv. Mater. 2005, 17, 1131.
52. Klimov, V. I.; Mikhailovsky, A. A.; Hollingsworth, J. A.; Malko, A.; Leatherdale, C. A.; Eisler, H. J.; Bawendi, M. G. In Quantum Confinement: Nanostructured Materials and Devices; Cahay, M., Leburton, J. P., Lockwood, D. J., Bandyopadhyay, S., Harris, J. S., Eds.; Proc. Electrochem. Soc. 2001 19, 321.
53. Kazes, M.; Lewis, D. Y.; Evenstein, Y.; Mokari, T.; Banin, U. Adv. Mater. 2002, 14, 317.
54. Malko, A. V.; Mikhailovsky, A. A.; Petruska, M. A.; Hollingsworth, J. A.; Htoon, H.; Bawendi, M. G.; Klimov, V. I. Appl. Phys. Lett. 2002, 81, 1303.
55. Eisler, H.-J.; Sundar, V. C.; Bawendi, M. G.; Walsh, M.; Smith, H. I.; Klimov, V. I. Appl. Phys. Lett. 2002, 80, 4614.
56. Katz, D.; Wizansky, T.; Millo, O.; Rothenberg, E.; Mokari, T.; Banin, U. Phys. Rev. Lett. 2002, 89, 086801.
57. Li, L. S.; Hu, J. T.; Yang, W. D.; Alivisatos, A. P. Nano Lett. 2001, 1, 349.
58. Htoon, H.; Hollingsworth, J. A.; Malko, A. V.; Dickerson, R.; Klimov, V. L Appl. Phys. Lett. 2003, 82, 4776.
59. Nanda, J.; Ivanov, S. A.; Htoon, H.; Bezel, I.; Piryatinski, A.; Tretiak, S.; Klimov, V. I. J. Appl. Phys. 2006, 99, 034309.
60. Kortan, A. R.; Hull, R.; Opila, R. L.; Bawendi, M. G.; Steigerwald, M. L.; Carroll, P. J.; Brus, L. E. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 1327.
61. Kim, S.; Fisher, B.; Eisler, H.-J.; Bawendi, M. G. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 11466.
62. Balet, L. P.; Ivanov, S. A.; Piryatinski, A.; Achermann, M.; Klimov, V. I. Nano Lett. 2004, 4, 1485.
63. Shockley, W.; Queisser, H. J. J. Appl. Phys. 1961, 32, 510.
64. Kolodinski, S.; Werner, J. H.; Wittchen, T.; Queisser, H. J. Appl. Phys. Lett. 1993, 63, 2405.
65. Green, M. A. Physica E 2002, 14, 65.
66. Nozik, A. J. Physica E 2002, 14, 115.
67. Brendel, R.; Werner, J. H.; Queisser, H. J. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 1996, 41/42, 419.
68. Werner, J. H.; Kolodinski, S.; Queisser, H. J. Phys. Rev. Lett. 1994, 72, 3851.
69. Koc, S. Czech. J. Phys. B 1957, 7, 91.
70. Wolf, M.; Brendel, R.; J. H. Werner; Queisser, H. J. J. Appl. Phys. 1998, 83, 4213.
71. Bockelmann, U.; Bastard, G. Phys. Rev. B 1990, 42, 8947.
72. Benisty, H.; Sotomayor-Torres, C. M.; Weisbuch, C. Phys. Rev. B 1991, 44, 10945.
73. Xu, S.; Mikhailovsky, A. A.; Hollingsworth, J. A.; Klimov, V. I. Phys. Rev. B 2002, 65, 53191.
74. Schaller, R. D.; Pietryga, J. M.; Goupalov, S. V.; Petruska, M. A.; Ivanov, S. A.; Klimov, V. I. Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 196401.
75. Ellingson, R.; Beard, M. C.; Johnson, J. C.; Yu, P.; Micic, O. I.; Nozik, A. J.; Shabaev, A.; Efros, AI. L. Nano Lett. 2005, 5, 865.
76. Wehrenberg, B. L.; Wang, C. J.; Guyot-Sionnest, P. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 10634.
77. Du, H.; Chen, C.; Krishnan, R.; Krauss, T. D.; Harbold, J. M.; Wise, F. W.; Thomas, M. G.; Silcox, J. Nano Lett. 2002, 2, 1321.
78. Klimov, V. I. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 6112.
79. Schaller, R. D.; Klimov, V. I. Phys. Rev. Lett. 2006, 96, 097402.
80. Schaller, R. D.; Klimov, V. I. Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 196401.
81. Califano, M.; Zunger, A.; Franceschetti, A. Appl. Phys. Lett. 2004, 84, 2409.
82. Califano, M.; Zunger, A.; Franceschetti, A. Nano Lett. 2004, 4, 525.
83. Htoon, H.; Cox, P. J.; Klimov, V. I. Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 187402.
84. Schaller, R. D.; Agranovich, V. M.; Klimov, V. I. Nature Phys. 2005, 1, 189.
85. Klimov, V. I., unpublished.
86. Kolodinski, S.; Werner, J. H.; Queisser, H. J. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 1994, 33, 275.
87. Ivanov, S. A.; Nanda, J.; Piryatinski, A.; Klimov, V. I., unpublished.
88. Logunov, S.; Green, T. C.; Marquet, S.; El-Sayed, M. A. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 5658.
89. Blackburn, J. L.; Selmarten, D. C.; Nozik, A. J. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 14154.
90. Asbury, J. B.; Hao, E.; Wang, Y.; Ghosh, H. N.; Lian, T. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 4545.