Strong electronic coupling and ultrafast electron transfer between PbS quantum dots and TiO 2 nanocrystalline films

Nano Letters

Volumn 12, Issue 1, 2012, Pages 303-309

  Yang, Ye ^a   Rodríguez Córdoba, William ^a   Xiang, Xu ^a   Lian, Tianquan ^a  

^a EMORY UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

electron transfer; electronic coupling; Newns Anderson model; PbS quantum dots; solar cells; TiO 2 nanocrystalline films

Indexed keywords

ELECTRON TRANSFER; ELECTRONIC COUPLING; NEWNS-ANDERSON; QUANTUM DOT; TIO;

ELECTRON TRANSITIONS; EXCITONS; HOT CARRIERS; NANOCRYSTALLINE MATERIALS; NANOSTRUCTURED MATERIALS; SEMICONDUCTING LEAD COMPOUNDS; SINGLE CRYSTALS; SOLAR CELLS; THIN FILMS; TITANIUM DIOXIDE;

SEMICONDUCTOR QUANTUM DOTS;

LEAD; LEAD SELENIDE; NANOMATERIAL; QUANTUM DOT; SELENIUM DERIVATIVE;

ARTICLE; ARTIFICIAL MEMBRANE; CHEMISTRY; CONFORMATION; CRYSTALLIZATION; ELECTRIC CONDUCTIVITY; ELECTRON TRANSPORT; MACROMOLECULE; MATERIALS TESTING; METHODOLOGY; PARTICLE SIZE; SURFACE PROPERTY; ULTRASTRUCTURE;

CRYSTALLIZATION; ELECTRIC CONDUCTIVITY; ELECTRON TRANSPORT; LEAD; MACROMOLECULAR SUBSTANCES; MATERIALS TESTING; MEMBRANES, ARTIFICIAL; MOLECULAR CONFORMATION; NANOSTRUCTURES; PARTICLE SIZE; QUANTUM DOTS; SELENIUM COMPOUNDS; SURFACE PROPERTIES;

EID: 84855821167     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/nl2035783     Document Type: Article

References (69)

1. Sambur, J. B.; Novet, T.; Parkinson, B. A. Science 2010, 330 (6000) 63-66
2. Sargent, E. H. Nat. Photonics 2009, 3 (6) 325-331
3. Pattantyus-Abraham, A. G.; Kramer, I. J.; Barkhouse, A. R.; Wang, X. H.; Konstantatos, G.; Debnath, R.; Levina, L.; Raabe, I.; Nazeeruddin, M. K.; Gratzel, M.; Sargent, E. H. ACS Nano 2010, 4 (6) 3374-3380
4. Luther, J. M.; Law, M.; Beard, M. C.; Song, Q.; Reese, M. O.; Ellingson, R. J.; Nozik, A. J. Nano Lett. 2008, 8 (10) 3488-3492
5. Hines, M. A.; Scholes, G. D. Adv. Mater. 2003, 15 (21) 1844-1849
6. Murray, C. B.; Sun, S.; Gaschler, W.; Doyle, H.; Betley, T. A.; Kagan, C. R. IBM J. Res. Dev. 2001, 45 (1) 47-56
7. Hyun, B. R.; Zhong, Y. W.; Bartnik, A. C.; Sun, L. F.; Abruna, H. D.; Wise, F. W.; Goodreau, J. D.; Matthews, J. R.; Leslie, T. M.; Borrelli, N. F. ACS Nano 2008, 2 (11) 2206-2212
8. Leventis, H. C.; O'Mahony, F.; Akhtar, J.; Afzaal, M.; O'Brien, P.; Haque, S. A. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132 (8) 2743-2750
9. Pijpers, J. J. H.; Ulbricht, R.; Tielrooij, K. J.; Osherov, A.; Golan, Y.; Delerue, C.; Allan, G.; Bonn, M. Nat. Phys. 2009, 5 (11) 811-814
10. McGuire, J. A.; Sykora, M.; Joo, J.; Pietryga, J. M.; Klimov, V. I. Nano Lett. 2010, 10 (6) 2049-2057
11. Beard, M. C.; Midgett, A. G.; Hanna, M. C.; Luther, J. M.; Hughes, B. K.; Nozik, A. J. Nano Lett. 2010, 10 (8) 3019-3027
12. Nair, G.; Geyer, S. M.; Chang, L.-Y.; Bawendi, M. G. Phys. Rev. B 2008, 78 (12) 125325
13. Tisdale, W. A.; Williams, K. J.; Timp, B. A.; Norris, D. J.; Aydil, E. S.; Zhu, X. Y. Science 2010, 328 (5985) 1543-1547
14. Nozik, A. J. Phys. E 2002, 14 (1-2) 115-120
15. Schaller, R. D.; Pietryga, J. M.; Goupalov, S. V.; Petruska, M. A.; Ivanov, S. A.; Klimov, V. I. Phys. Rev. Lett. 2005, 95 (19) 196401
16. Harbold, J. M.; Du, H.; Krauss, T. D.; Cho, K.-S.; Murray, C. B.; Wise, F. W. Phys. Rev. B 2005, 72 (19) 195312
17. Schaller, R. D.; Sykora, M.; Pietryga, J. M.; Klimov, V. I. Nano Lett. 2006, 6 (3) 424-429
18. Klimov, V. I.; McGuire, J. A.; Schaller, R. D.; Rupasov, V. I. Phys. Rev. B 2008, 77, 195324
19. O'Regan, B.; Gratzel, M. Nature 1991, 353 (6346) 737-740
20. Robel, I.; Subramanian, V.; Kuno, M.; Kamat, P. V. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128 (7) 2385-2393
21. Plass, R.; Pelet, S.; Krueger, J.; Gratzel, M.; Bach, U. J. Phys. Chem. B 2002, 106 (31) 7578-7580
22. Pijpers, J. J. H.; Koole, R.; Evers, W. H.; Houtepen, A. J.; Boehme, S.; Donega, C. D.; Vanmaekelbergh, D.; Bonn, M. J. Phys. Chem. C 2010, 114 (44) 18866-18873
23. Hyun, B.-R.; Bartnik, A. C.; Sun, L.; Hanrath, T.; Wise, F. W. Nano Lett. 2011, 11 (5) 2126-2132
24. Burda, C.; Link, S.; Mohamed, M.; El-Sayed, M. J. Phys. Chem. B 2001, 105 (49) 12286-12292
25. Klimov, V. I. Annu. Rev. Phys. Chem. 2007, 58, 635-673
26. Robel, I.; Kuno, M.; Kamat, P. V. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129 (14) 4136
27. Zhu, H.; Song, N.; Lian, T. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132 (42) 15038-15045
28. Huang, J.; Stockwell, D.; Huang, Z.; Mohler, D. L.; Lian, T. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130 (17) 5632-5633
29. Huang, J.; Huang, Z. Q.; Yang, Y.; Zhu, H. M.; Lian, T. Q. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132 (13) 4858-4864
30. Yang, Y.; Rodríguez-Córdoba, W.; Lian, T. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133 (24) 9246-9249
31. Kang, I.; Wise, F. W. J. Opt. Soc. Am. B 1997, 14 (7) 1632-1646
32. Rothenberger, G.; Fitzmaurice, D.; Graetzel, M. J. Phys. Chem. 1992, 96 (14) 5983-5986
33. Asbury, J. B.; Hao, E.; Wang, Y.; Lian, T. J. Phys. Chem. B 2000, 104 (50) 11957-11964
34. Zaban, A.; Ferrere, S.; Sprague, J.; Gregg, B. A. J. Phys. Chem. B 1997, 101 (1) 55-57
35. Ihly, R.; Tolentino, J.; Liu, Y.; Gibbs, M.; Law, M. ACS Nano 2011, 5 (10) 8175-8186
36. Tang, J.; Brzozowski, L.; Barkhouse, D. A. R.; Wang, X.; Debnath, R.; Wolowiec, R.; Palmiano, E.; Levina, L.; Pattantyus-Abraham, A. G.; Jamakosmanovic, D.; Sargent, E. H. ACS Nano 2010, 4 (2) 869-878
37. Law, M.; Luther, J. M.; Song, Q.; Hughes, B. K.; Perkins, C. L.; Nozik, A. J. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130 (18) 5974-5985
38. Schapotschnikow, P.; van Huis, M. A.; Zandbergen, H. W.; Vanmaekelbergh, D. l.; Vlugt, T. J. H. Nano Lett. 2010, 10 (10) 3966-3971
39. Liljeroth, P.; Overgaag, K.; Urbieta, A.; Grandidier, B.; Hickey, S. G.; Vanmaekelbergh, D. Phys. Rev. Lett. 2006, 97 (9) 096803
40. Talgorn, E.; Gao, Y.; Aerts, M.; Kunneman, L. T.; Schins, J. M.; Savenije, T. J.; van HuisMarijn, A.; van der ZantHerre, S. J.; Houtepen, A. J.; SiebbelesLaurens, D. A. Nat Nanotechnology 2011, 6 (11) 733-739
41. Döllefeld, H.; Weller, H.; Eychmüller, A. Nano Lett. 2001, 1 (5) 267-269
42. Artemyev, M. V.; Woggon, U.; Jaschinski, H.; Gurinovich, L. I.; Gaponenko, S. V. J. Phys. Chem. B 2000, 104 (49) 11617-11621
43. Williams, K. J.; Tisdale, W. A.; Leschkies, K. S.; Haugstad, G.; Norris, D. J.; Aydil, E. S.; Zhu, X. Y. ACS Nano 2009, 3 (6) 1532-1538
44. Choi, J. J.; Luria, J.; Hyun, B. R.; Bartnik, A. C.; Sun, L. F.; Lim, Y. F.; Marohn, J. A.; Wise, F. W.; Hanrath, T. Nano Lett. 2010, 10 (5) 1805-1811
45. Schnadt, J.; Bruhwiler, P. A.; Patthey, L.; O'Shea, J. N.; Sodergren, S.; Odelius, M.; Ahuja, R.; Karis, O.; Bassler, M.; Persson, P.; Siegbahn, H.; Lunell, S.; Martensson, N. Nature 2002, 418 (6898) 620-623
46. Wang, L.; Ernstorfer, R.; Willig, F.; May, V. J. Phys. Chem. B 2005, 109 (19) 9589-9595
47. Prezhdo, O. V.; Duncan, W. R.; Prezhdo, V. V. Acc. Chem. Res. 2008, 41 (2) 339-348
48. Tisdale, W. A.; Zhu, X. Y. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2011, 108 (3) 965-970
49. Guo, J.; She, C.; Lian, T. J. Phys. Chem. C 2007, 111 (25) 8979-8987
50. Palomares, E.; Clifford, J. N.; Haque, S. A.; Lutz, T.; Durrant, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2002, 125 (2) 475-482
51. Palomares, E.; Clifford, J. N.; Haque, S. A.; Lutz, T.; Durrant, J. R. Chem. Commun. 2002, 14) 1464-1465
52. Wehrenberg, B. L.; Guyot-Sionnest, P. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125 (26) 7806-7807
53. Kohn, S. E.; Yu, P. Y.; Petroff, Y.; Shen, Y. R.; Tsang, Y.; Cohen, M. L. Phys. Rev. B 1973, 8 (4) 1477-1488
54. Kanazawa, H.; Adachi, S. J. Appl. Phys. 1998, 83 (11) 5997-6001
55. Cho, B.; Peters, W. K.; Hill, R. J.; Courtney, T. L.; Jonas, D. M. Nano Lett. 2010, 10 (7) 2498-2505
56. Anderson, P. W. Phys. Rev. 1961, 124 (1) 41
57. Newns, D. M. Phys. Rev. 1969, 178 (3) 1123
58. Klimov, V. I.; Mikhailovsky, A. A.; McBranch, D. W.; Leatherdale, C. A.; Bawendi, M. G. Phys. Rev. B 2000, 61 (20) R13349
59. Klimov, V. I. J. Phys. Chem. B 2000, 104 (26) 6112-6123
60. Huang, J.; Huang, Z.; Jin, S.; Lian, T. J. Phys. Chem. C 2008, 112 (49) 19734-19738
61. Alarcón, H.; Boschloo, G.; Mendoza, P.; Solis, J. L.; Hagfeldt, A. J. Phys. Chem. B 2005, 109 (39) 18483-18490
62. Empedocles, S. A.; Bawendi, M. G. J. Phys. Chem. B 1999, 103 (11) 1826-1830
63. Empedocles, S.; Bawendi, M. Acc. Chem. Res. 1999, 32 (5) 389-396
64. Brus, L. J. Chem. Phys. 1984, 80 (9) 4403
65. Brus, L. E. J. Chem. Phys. 1983, 79 (11) 5566-5571
66. Lanzafame, J. M.; Palese, S.; Wang, D.; Miller, R. J. D.; Muenter, A. A. J. Phys. Chem. 1994, 98 (43) 11020-11033
67. Gundlach, L.; Ernstorfer, R.; Willig, F. Prog. Surf. Sci. 2007, 82 (4-6) 355-377
68. Zhu, X. Y. Surf. Sci. Rep. 2004, 56 (1-2) 1-83
69. Long, R.; Prezhdo, O. V. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133 (47) 19240-19249