Wave function engineering for ultrafast charge separation and slow charge recombination in type II core/shell quantum dots

Journal of the American Chemical Society

Volumn 133, Issue 22, 2011, Pages 8762-8771

  Zhu, Haiming ^a   Song, Nianhui ^a   Lian, Tianquan ^a  

^a EMORY UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BAND ALIGNMENTS; BIOLOGICAL IMAGING; CDTE; CHARGE RECOMBINATION PROCESS; CHARGE RECOMBINATIONS; CHARGE SEPARATIONS; CONDUCTION-BAND ELECTRONS; CORE/SHELL; CORE/SHELL MATERIALS; ELECTRON ACCEPTOR; ELECTRON DENSITIES; ELECTRON TRANSFER; LIGHT-HARVESTING; LOCALIZED HOLES; MULTIPLE EXCITON; OPTICAL AND ELECTRONIC PROPERTIES; QUANTUM DOT; SHELL MATERIALS; SIZE DEPENDENCE; TUNNELING BARRIER; TYPE II; ULTRA-FAST; ULTRAFAST ELECTRON TRANSFER; ULTRAFAST TRANSIENT ABSORPTION SPECTROSCOPY; VALENCE-BAND HOLES; WAVE FUNCTION ENGINEERING;

ABSORPTION SPECTROSCOPY; CADMIUM ALLOYS; CADMIUM COMPOUNDS; ELECTRON TRANSITIONS; ELECTRONIC PROPERTIES; ENERGY CONVERSION; ENERGY HARVESTING; EXCITONS; KETONES; SHELLS (STRUCTURES); SLOW LIGHT; SOLAR ENERGY; SOLAR RADIATION; SPATIAL DISTRIBUTION; WAVE FUNCTIONS;

SEMICONDUCTOR QUANTUM DOTS;

ANTHRAQUINONE; CADMIUM SELENIDE; NANOSHELL; QUANTUM DOT;

ABSORPTION SPECTROSCOPY; ADSORPTION; ARTICLE; BIOTRANSFORMATION; ELECTRIC CONDUCTIVITY; ELECTRON; ELECTRON TRANSPORT; HALF LIFE TIME; MOLECULAR ELECTRONICS; NANOENGINEERING; NEODYMIUM LASER; PARTICLE SIZE; SEMICONDUCTOR; SOLAR ENERGY; SURFACE CHARGE;

ANTHRAQUINONES; CADMIUM; MODELS, MOLECULAR; MOLECULAR STRUCTURE; NANOPARTICLES; QUANTUM DOTS; SELENIUM; TELLURIUM;

EID: 79958004389     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja202752s     Document Type: Article

References (88)

1. Alivisatos, A. P. Science 1996, 271, 933
2. Brus, L. E. J. Chem. Phys. 1983, 79, 5566
3. Brus, L. E. J. Chem. Phys. 1984, 80, 4403
4. Norris, D. J.; Efros, A. L.; Rosen, M.; Bawendi, M. G. Phys. Rev. B 1996, 53, 16347
5. Efros, A. L.; Rosen, M. Annu. Rev. Mater. Sci. 2000, 30, 475
6. Gur, I.; Fromer, N. A.; Geier, M. L.; Alivisatos, A. P. Science 2005, 310, 462
7. Huynh, W. U.; Dittmer, J. J.; Alivisatos, A. P. Science 2002, 295, 2425
8. Kamat, P. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 18737
9. Kamat, P. V.; Tvrdy, K.; Baker, D. R.; Radich, J. G. Chem. Rev. 2010, 110, 6664
10. Pattantyus-Abraham, A. G.; Kramer, I. J.; Barkhouse, A. R.; Wang, X.; Konstantatos, G.; Debnath, R.; Levina, L.; Raabe, I.; Nazeeruddin, M. K.; Gratzel, M.; Sargent, E. H. ACS Nano 2010, 4, 3374
11. Bruchez, M., Jr.; Moronne, M.; Gin, P.; Weiss, S.; Alivisatos, A. Science 1998, 281, 2013
12. Chan, W. C. W.; Nie, S. M. Science 1998, 281, 2016
13. Kim, S.; Lim, Y. T.; Soltesz, E. G.; De Grand, A. M.; Lee, J.; Nakayama, A.; Parker, J. A.; Mihaljevic, T.; Laurence, R. G.; Dor, D. M.; Cohn, L. H.; Bawendi, M. G.; Frangioni, J. V. Nat. Biotechnol. 2004, 22, 93
14. Michalet, X.; Pinaud, F. F.; Bentolila, L. A.; Tsay, J. M.; Doose, S.; Li, J. J.; Sundaresan, G.; Wu, A. M.; Gambhir, S. S.; Weiss, S. Science 2005, 307, 538
15. Klimov, V. I.; Mikhailovsky, A. A.; McBranch, D. W.; Leatherdale, C. A.; Bawendi, M. G. Science 2000, 287, 1011
16. Guyot-Sionnest, P. Struct. Bonding (Berlin, Germany) 2005, 118, 59
17. Klimov, V. I. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 6112
18. Klimov, V. I. Annu. Rev. Phys. Chem. 2007, 58, 635
19. Zhang, J. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 7239
20. Pandey, A.; Guyot-Sionnest, P. Science 2008, 322, 929
21. Pijpers, J. J. H.; Ulbricht, R.; Tielrooij, K. J.; Osherov, A.; Golan, Y.; Delerue, C.; Allan, G.; Bonn, M. Nat. Phys. 2009, 5, 811
22. McGuire, J. A.; Sykora, M.; Joo, J.; Pietryga, J. M.; Klimov, V. I. Nano Lett. 2010, 10, 2049
23. Beard, M. C.; Midgett, A. G.; Hanna, M. C.; Luther, J. M.; Hughes, B. K.; Nozik, A. J. Nano Lett. 2010, 10, 3019
24. Nair, G.; Geyer, S. M.; Chang, L.-Y.; Bawendi, M. G. Phys. Rev. B 2008, 78 125325
25. Nozik, A. J. Physica E (Amsterdam, Neth.) 2002, 14, 115
26. Nozik, A. J. Nano Lett. 2010, 10, 2735
27. Sambur, J. B.; Novet, T.; Parkinson, B. A. Science 2010, 330, 63
28. Huang, J.; Huang, Z.; Yang, Y.; Zhu, H.; Lian, T. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 4858
29. Tisdale, W. A.; Williams, K. J.; Timp, B. A.; Norris, D. J.; Aydil, E. S.; Zhu, X.-Y. Science 2010, 328, 1543
30. Nozik, A. J. Annu. Rev. Phys. Chem. 2001, 52, 193
31. Huang, J.; Stockwell, D.; Huang, Z.; Mohler, D. L.; Lian, T. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 5632
32. Boulesbaa, A.; Issac, A.; Stockwell, D.; Huang, Z.; Huang, J.; Guo, J.; Lian, T. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 15132
33. Sykora, M.; Petruska, M. A.; Alstrum-Acevedo, J.; Bezel, I.; Meyer, T. J.; Klimov, V. I. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 9984
34. Burda, C.; Link, S.; Mohamed, M.; El-Sayed, M. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 12286
35. Robel, I.; Kuno, M.; Kamat, P. V. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 4136
36. Matylitsky, V. V.; Dworak, L.; Breus, V. V.; Basche, T.; Wachtveitl, J. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 2424
37. Zhu, H.; Song, N.; Lian, T. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 15038
38. Sitt, A.; Sala, F. D.; Menagen, G.; Banin, U. Nano Lett. 2009, 9, 3470
39. Ivanov, S. A.; Piryatinski, A.; Nanda, J.; Tretiak, S.; Zavadil, K. R.; Wallace, W. O.; Werder, D.; Klimov, V. I. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 11708
40. Donega, C. d. M. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 1512
41. Reiss, P.; Protière, M.; Li, L. Small 2009, 5, 154
42. Chuang, C.-H.; Lo, S. S.; Scholes, G. D.; Burda, C. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 2530
43. García-Santamaría, F.; Chen, Y.; Vela, J.; Schaller, R. D.; Hollingsworth, J. A.; Klimov, V. I. Nano Lett. 2009, 9, 3482
44. Smith, A. M.; Mohs, A. M.; Nie, S. Nat. Nanotechnol. 2009, 4, 56
45. Lee, D. C.; Robel, I.; Pietryga, J. M.; Klimov, V. I. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 9960
46. Kim, S.; Fisher, B.; Eisler, H. J.; Bawendi, M. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 11466
47. Chen, C.-Y.; Cheng, C.-T.; Lai, C.-W.; Hu, Y.-H.; Chou, P.-T.; Chou, Y.-H.; Chiu, H.-T. Small 2005, 1, 1215
48. Kumar, S.; Jones, M.; Lo, S. S.; Scholes, G. D. Small 2007, 3, 1633
49. He, J.; Lo, S. S.; Kim, J.; Scholes, G. D. Nano Lett. 2008, 8, 4007
50. He, J.; Zhong, H.; Scholes, G. D. Phys. Rev. Lett. 2010, 105 046601
51. Oron, D.; Kazes, M.; Banin, U. Phys. Rev. B 2007, 75 035330
52. Gachet, D.; Avidan, A.; Pinkas, I.; Oron, D. Nano Lett. 2009, 10, 164
53. Osovsky, R.; Cheskis, D.; Kloper, V.; Sashchiuk, A.; Kroner, M.; Lifshitz, E. Phys. Rev. Lett. 2009, 102 197401
54. Htoon, H.; Malko, A. V.; Bussian, D.; Vela, J.; Chen, Y.; Hollingsworth, J. A.; Klimov, V. I. Nano Lett. 2010, 10, 2401
55. Klimov, V. I.; Ivanov, S. A.; Nanda, J.; Achermann, M.; Bezel, I.; McGuire, J. A.; Piryatinski, A. Nature 2007, 447, 441
56. Nanda, J.; Ivanov, S. A.; Htoon, H.; Bezel, I.; Piryatinski, A.; Tretiak, S.; Klimov, V. I. J. Appl. Phys. 2006, 99 034309
57. Chen, Y.; Vela, J.; Htoon, H.; Casson, J. L.; Werder, D. J.; Bussian, D. A.; Klimov, V. I.; Hollingsworth, J. A. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 5026
58. Mahler, B.; Spinicelli, P.; Buil, S.; Quelin, X.; Hermier, J. P.; Dubertret, B. Nat. Mater. 2008, 7, 659
59. Spinicelli, P.; Buil, S.; Quelin, X.; Mahler, B.; Dubertret, B.; Hermier, J. P. Phys. Rev. Lett. 2009, 102 136801
60. Peng, Z. A.; Peng, X. G. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 183
61. Yu, W. W.; Qu, L. H.; Guo, W. Z.; Peng, X. G. Chem. Mater. 2003, 15, 2854
62. Li, J. J.; Wang, Y. A.; Guo, W. Z.; Keay, J. C.; Mishima, T. D.; Johnson, M. B.; Peng, X. G. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 12567
63. Berger, L. I. Semiconductor Materials; CRC Press: Boca Raton, FL, 1997.
64. Dooley, C. J.; Dimitrov, S. D.; Fiebig, T. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 12074
65. Milliron, D. J.; Hughes, S. M.; Cui, Y.; Manna, L.; Li, J. B.; Wang, L. W.; Alivisatos, A. P. Nature 2004, 430, 190
66. Peng, P.; Milliron, D. J.; Hughes, S. M.; Johnson, J. C.; Alivisatos, A. P.; Saykally, R. J. Nano Lett. 2005, 5, 1809
67. Haus, J. W.; Zhou, H. S.; Honma, I.; Komiyama, H. Phys. Rev. B 1993, 47, 1359
68. Pellegrini, G.; Mattei, G.; Mazzoldi, P. J. Appl. Phys. 2005, 97 073706
69. Masumoto, Y.; Sonobe, K. Phys. Rev. B 1997, 56, 9734
70. Peng, X. G.; Schlamp, M. C.; Kadavanich, A. V.; Alivisatos, A. P. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 7019
71. Salomon, A.; Boecking, T.; Seitz, O.; Markus, T.; Amy, F.; Chan, C.; Zhao, W.; Cahen, D.; Kahn, A. Adv. Mater. 2007, 19, 445
72. Wei, S.-H.; Zunger, A. Appl. Phys. Lett. 1998, 72, 2011
73. Blackburn, J. L.; Selmarten, D. C.; Ellingson, R. J.; Jones, M.; Micic, O.; Nozik, A. J. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 2625
74. Huang, J.; Huang, Z.; Jin, S.; Lian, T. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 19734
75. Colvin, V. L.; Alivisatos, A. P. J. Chem. Phys. 1992, 97, 730
76. Empedocles, S. A.; Bawendi, M. G. Science 1997, 278, 2114
77. Norris, D. J.; Sacra, A.; Murray, C. B.; Bawendi, M. G. Phys. Rev. Lett. 1994, 72, 2612
78. Hewa-Kasakarage, N. N.; Kirsanova, M.; Nemchinov, A.; Schmall, N.; El-Khoury, P. Z.; Tarnovsky, A. N.; Zamkov, M. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 1328
79. Chou, P. T.; Chen, C. Y.; Cheng, C. T.; Pu, S. C.; Wu, K. C.; Cheng, Y. M.; Lai, C. W.; Chou, Y. H.; Chiu, H. T. ChemPhysChem 2006, 7, 222
80. Chen, C.-Y.; Cheng, C.-T.; Yu, J.-K.; Pu, S.-C.; Cheng, Y.-M.; Chou, P.-T.; Chou, Y.-H.; Chiu, H.-T. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 10687
81. Hewa-Kasakarage, N. N.; El-Khoury, P. Z.; Tarnovsky, A. N.; Kirsanova, M.; Nemitz, I.; Nemchinov, A.; Zamkov, M. ACS Nano 2010, 4, 1837
82. Sacra, A.; Norris, D. J.; Murray, C. B.; Bawendi, M. G. J. Chem. Phys. 1995, 103, 5236
83. Boulesbaa, A.; Huang, Z.; Wu, D.; Lian, T. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 962
84. Song, N.; Zhu, H.; Jin, S.; Zhan, W.; Lian, T. ACS Nano 2011, 5, 613
85. Sambur, J. B.; Parkinson, B. A. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 2130
86. Makhal, A.; Yan, H.; Lemmens, P.; Pal, S. K. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 627
87. Dabbousi, B. O.; RodriguezViejo, J.; Mikulec, F. V.; Heine, J. R.; Mattoussi, H.; Ober, R.; Jensen, K. F.; Bawendi, M. G. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 9463
88. Marcus, R.; Sutin, N. Biochim. Biophys. Acta 1985, 811, 265