Ultrafast electron trapping at the surface of semiconductor nanocrystals: Excitonic and biexcitonic processes

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 117, Issue 16, 2013, Pages 4412-4421

  Saari, Jonathan I ^a   Dias, Eva A ^a   Reifsnyder, Danielle ^b   Krause, Michael M ^a   Walsh, Brenna R ^a   Murray, Christopher B ^b   Kambhampati, Patanjali ^a  

^a MCGILL UNIVERSITY   (Canada)

^b UNIVERSITY OF PENNSYLVANIA   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CADMIUM TELLURIDE; EXPERIMENTS; NANOCRYSTALS; OPTICAL PUMPING;

ACCELERATED ELECTRONS; CHARGE CARRIER DYNAMICS; COHERENT ACOUSTIC PHONONS; ELECTRON TRANSFER THEORY; ELECTRON TRAPPING; FAST ELECTRON TRAPPING; FEMTOSECOND PUMPS; SEMICONDUCTOR NANOCRYSTALS;

ELECTRON TRAPS;

EID: 84876762991     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp307668g     Document Type: Article

References (115)

1. Alivisatos, A. P. Science 1996, 271, 933-937
2. Nozik, A. J. Annu. Rev. Phys. Chem. 2001, 52, 193-231
3. Efros, A. L.; Rosen, M. Annu. Rev. Mater. Sci. 2000, 30, 475-521
4. Klimov, V. I. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 6112-6123
5. Klimov, V. I. Annu. Rev. Phys. Chem. 2007, 58, 635-673
6. Kambhampati, P. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 22089-22109
7. Kambhampati, P. Acc. Chem. Res. 2011, 44, 1-13
8. Kambhampati, P. J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 1182-1190
9. Scholes, G. D.; Rumbles, G. Nat. Mater. 2006, 5, 683-696
10. Coe, S.; Woo, W.-K.; Bawendi, M.; Bulovic, V. Nature 2002, 420, 800-803
11. Rogach, A. L.; Gaponik, N.; Lupton, J. M.; Bertoni, C.; Gallardo, D. E.; Dunn, S.; Li Pira, N.; Paderi, M.; Repetto, P.; Romanov Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 6538-6549
12. Klimov, V. I.; Ivanov, S. A.; Nanda, J.; Achermann, M.; Bezel, I.; McGuire, J. A.; Piryatinski, A. Nature 2007, 447, 441-446
13. Klimov, V. I.; Mikhailovsky, A. A.; Xu, S.; Malko, A.; Hollingsworth, J. A.; Leatherdale, C. A.; Eisler, H.; Bawendi, M. G. Science 2000, 290, 314-317
14. Kambhampati, P.; Mi, Z.; Cooney Ryan, R. Colloidal and Self-Assembled Quantum Dots for Optical Gain. In Comprehensive Nanoscience and Technology; Andrews, D. L.; Scholes, G. D.; Wiederrecht, G. P., Eds.; Academic Press: Oxford, U.K., 2011; Vol. 1, pp 493-542.
15. Cooney, R. R.; Sewall, S. L.; Sagar, D. M.; Kambhampati, P. J. Chem. Phys. 2009, 131, 164706
16. Cooney, R. R.; Sewall, S. L.; Sagar, D. M.; Kambhampati, P. Phys. Rev. Lett. 2009, 102, 127404-127404
17. Dias, E. A.; Saari, J. I.; Tyagi, P.; Kambhampati, P. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 5407-5413
18. Gur, I.; Fromer, N. A.; Geier, M. L.; Alivisatos, A. P. Science 2005, 310, 462-465
19. Saba, M.; Minniberger, S.; Quochi, F.; Roither, J.; Marceddu, M.; Gocalinska, A.; Kovalenko, M. V.; Talapin, D. V.; Heiss, W.; Mura, A.; Bongiovanni, G. Adv. Mater. 2009, 21, 4942-4946
20. Talapin, D. V.; Nelson, J. H.; Shevchenko, E. V.; Aloni, S.; Sadtler, B.; Alivisatos, A. P. Nano Lett. 2007, 7, 2951-2959
21. Kazes, M.; Oron, D.; Shweky, I.; Banin, U. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 7898-7905
22. Avidan, A.; Oron, D. Nano Lett. 2008, 8, 2384-2387
23. Cooney, R. R.; Sewall, S. L.; Dias, E. A.; Sagar, D. M.; Anderson, K. E. H.; Kambhampati, P. Phys. Rev. B 2007, 75, 245311-245314
24. Cooney, R. R.; Sewall, S. L.; Anderson, K. E. H.; Dias, E. A.; Kambhampati, P. Phys. Rev. Lett. 2007, 98, 177403-177404
25. Sewall, S. L.; Cooney, R. R.; Anderson, K. E. H.; Dias, E. A.; Sagar, D. M.; Kambhampati, P. J. Chem. Phys. 2008, 129, 084701
26. Hines, M. A.; Guyot-Sionnest, P. J. Phys. Chem. 1996, 100, 468-471
27. Dabbousi, B. O.; 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, 9463-9475
28. Sewall, S. L.; Cooney, R. R.; Dias, E. A.; Tyagi, P.; Kambhampati, P. Phys. Rev. B 2011, 84, 235304
29. Schaller, R. D.; Pietryga, J. M.; Klimov, V. I. Nano Lett. 2007, 7, 3469-3476
30. Klimov, V. I. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 16827-16845
31. Franceschetti, A.; An, J. M.; Zunger, A. Nano Lett. 2006, 6, 2191-2195
32. Schaller, R. D.; Agranovich, V. M.; Klimov, V. I. Nat. Phys. 2005, 1, 189-194
33. Schaller, R. D.; Klimov, V. I. Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 186601/186601-186601/186604
34. Nozik, A. J.; Beard, M. C.; Luther, J. M.; Law, M.; Ellingson, R. J.; Johnson, J. C. Chem. Rev. 2010, 110, 6873-6890
35. Nozik, A. J. Chem. Phys. Lett. 2008, 457, 3-11
36. Beard, M. C.; Knutsen, K. P.; Yu, P. R.; Luther, J. M.; Song, Q.; Metzger, W. K.; Ellingson, R. J.; Nozik, A. J. Nano Lett. 2007, 7, 2506-2512
37. Ellingson, R. J.; Beard, M. C.; Johnson, J. C.; Yu, P. R.; Micic, O. I.; Nozik, A. J.; Shabaev, A.; Efros, A. L. Nano Lett. 2005, 5, 865-871
38. Nair, G.; Chang, L.-Y.; Geyer, S. M.; Bawendi, M. G. Nano Lett. 2011, 11, 2145-2151
39. McGuire, J. A.; Sykora, M.; Joo, J.; Pietryga, J. M.; Klimov, V. I. Nano Lett. 2010, 10, 2049-2057
40. Trinh, M. T.; Houtepen, A. J.; Schins, J. M.; Hanrath, T.; Piris, J.; Knulst, W.; Goossens, A.; Siebbeles, L. D. A. Nano Lett. 2008, 8, 1713-1718
41. Nair, G.; Geyer, S. M.; Chang, L. Y.; Bawendi, M. G. Phys. Rev. B 2008, 78, 125325
42. Ben-Lulu, M.; Mocatta, D.; Bonn, M.; Banin, U.; Ruhman, S. Nano Lett. 2008, 8, 1207-1211
43. Tyagi, P.; Kambhampati, P. J. Chem. Phys. 2011, 134, 094706-094710
44. Trinh, M. T.; Polak, L.; Schins, J. M.; Houtepen, A. J.; Vaxenburg, R.; Maikov, G. I.; Grinbom, G.; Midgett, A. G.; Luther, J. M.; Beard, M. C. Nano Lett. 2011, 11, 1623-1629
45. Beard, M. C.; Midgett, A. G.; Law, M.; Semonin, O. E.; Ellingson, R. J.; Nozik, A. J. Nano Lett. 2009, 9, 836-845
46. Gdor, I.; Sachs, H.; Roitblat, A.; Strasfeld, D. B.; Bawendi, M. G.; Ruhman, S. ACS Nano 2012, 6, 3269-3277
47. Cordones, A. A.; Bixby, T. J.; Leone, S. R. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 6341-6349
48. Zhao, J.; Nair, G.; Fisher, B. R.; Bawendi, M. G. Phys. Rev. Lett. 2010, 104, 157403
49. Rosen, S.; Schwartz, O.; Oron, D. Phys. Rev. Lett. 2010, 104, 157404
50. Peterson, J. J.; Nesbitt, D. J. Nano Lett. 2009, 9, 338-345
51. Kamat, P. V. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 18737-18753
52. Kamat, P. V. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 2834-2860
53. Zhu, H. M.; Song, N. H.; Lian, T. Q. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 15038-15045
54. Jin, S. Y.; Hsiang, J. C.; Zhu, H. M.; Song, N. H.; Dickson, R. M.; Lian, T. Q. Chem. Sci. 2010, 1, 519-526
55. Huang, J.; Huang, Z. Q.; Yang, Y.; Zhu, H. M.; Lian, T. Q. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 4858-4864
56. Boulesbaa, A.; Huang, Z. Q.; Wu, D.; Lian, T. Q. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 962-969
57. Jin, S. Y.; Lian, T. Q. Nano Lett. 2009, 9, 2448-2454
58. Yang, Y.; Rodríguez-Córdoba, W.; Lian, T. Nano Lett. 2012, 12, 4235-4241
59. Zhu, H.; Lian, T. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 11289-11297
60. Zhu, H.; Song, N.; Rodríguez-Córdoba, W.; Lian, T. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 4250-4257
61. Zhu, H.; Song, N.; Lian, T. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 8762-8771
62. Krooswyk, J. D.; Tyrakowski, C. M.; Snee, P. T. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 21348-21352
63. Snee, P. T.; Tyrakowski, C. M.; Page, L. E.; Isovic, A.; Jawaid, A. M. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 19578-19582
64. Thakar, R.; Chen, Y.; Snee, P. T. Nano Lett. 2007, 7, 3429-3432
65. Snee, P. T.; Somers, R. C.; Nair, G.; Zimmer, J. P.; Bawendi, M. G.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 13320-13321
66. Lee, K.; Tienes, B. M.; Wilker, M. B.; Schnitzenbaumer, K. J.; Dukovic, G. Nano Lett. 2012, 12, 3268-3272
67. Brown, K. A.; Wilker, M. B.; Boehm, M.; Dukovic, G.; King, P. W. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 5627-5636
68. Zhu, H.; Song, N.; Lv, H.; Hill, C. L.; Lian, T. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 11701-11708
69. Schreuder, M. A.; McBride, J. R.; Dukes, A. D.; Sammons, J. A.; Rosenthal, S. J. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 8169-8176
70. Bowers, M. J.; McBride, J. R.; Garrett, M. D.; Sammons, J. A.; Dukes, A. D.; Schreuder, M. A.; Watt, T. L.; Lupini, A. R.; Pennycook, S. J.; Rosenthal, S. J. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 5730-+
71. Schreuder, M. A.; Gosnell, J. D.; Smith, N. J.; Warnement, M. R.; Weiss, S. M.; Rosenthal, S. J. J. Mater. Chem. 2008, 18, 970-975
72. Dukes, A. D.; Schreuder, M. A.; Sammons, J. A.; McBride, J. R.; Smith, N. J.; Rosenthal, S. J. J. Chem. Phys. 2008, 129, 121102
73. Pennycook, T. J.; McBride, J. R.; Rosenthal, S. J.; Pennycook, S. J.; Pantelides, S. T. Nano Lett. 2012, 12, 3038-3042
74. Rosson, T. E.; Claiborne, S. M.; McBride, J. R.; Stratton, B. S.; Rosenthal, S. J. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 8006-8009
75. Dukes, A. D.; Samson, P. C.; Keene, J. D.; Davis, L. M.; Wikswo, J. P.; Rosenthal, S. J. J. Phys. Chem. A 2011, 115, 4076-4081
76. Schreuder, M. A.; Xiao, K.; Ivanov, I. N.; Weiss, S. M.; Rosenthal, S. J. Nano Lett. 2010, 10, 573-576
77. Dworak, L.; Matylitsky, V. V.; Braun, M.; Wachtveitl, J. Phys. Rev. Lett. 2011, 107, 247401
78. Yu, W. W.; Qu, L.; Guo, W.; Peng, X. Chem. Mater. 2003, 15, 2854-2860
79. Tyagi, P.; Cooney, R. R.; Sewall, S. L.; Sagar, D. M.; Saari, J. I.; Kambhampati, P. Nano Lett. 2010, 10, 3062-3067
80. Sewall, S. L.; Franceschetti, A.; Cooney, R. R.; Zunger, A.; Kambhampati, P. Phys. Rev. B 2009, 80, 081310(R)
81. Sewall, S. L.; Cooney, R. R.; Kambhampati, P. Appl. Phys. Lett. 2009, 94, 243116-243113
82. Sagar, D. M.; Cooney, R. R.; Sewall, S. L.; Kambhampati, P. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 9124-9127
83. Sagar, D. M.; Cooney, R. R.; Sewall, S. L.; Dias, E. A.; Barsan, M. M.; Butler, I. S.; Kambhampati, P. Phys. Rev. B 2008, 77, 235321-235314
84. Anderson, K. E. H.; Sewall, S. L.; Cooney, R. R.; Kambhampati, P. Rev. Sci. Instrum. 2007, 78, 073101-073106
85. Sewall, S. L.; Cooney, R. R.; Anderson, K. E. H.; Dias, E. A.; Kambhampati, P. Phys. Rev. B 2006, 74, 235328
86. Kippeny, T. C.; Bowers, M. J.; Dukes, A. D.; McBride, J. R.; Orndorff, R. L.; Garrett, M. D.; Rosenthal, S. J. J. Chem. Phys. 2008, 128, 084713
87. Garrett, M. D.; Dukes, A. D.; McBride, J. R.; Smith, N. J.; Pennycook, S. J.; Rosenthal, S. J. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 12736-12746
88. Garrett, M. D.; Bowers, M. J.; McBride, J. R.; Orndorff, R. L.; Pennycook, S. J.; Rosenthal, S. J. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 436-442
89. Underwood, D. F.; Kippeny, T.; Rosenthal, S. J. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 436-443
90. Sykora, M.; Koposov, A. Y.; McGuire, J. A.; Schulze, R. K.; Tretiak, O.; Pietryga, J. M.; Klimov, V. I. ACS Nano 2010, 4, 2021-2034
91. McGuire, J. A.; Joo, J.; Pietryga, J. M.; Schaller, R. D.; Klimov, V. I. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 1810-1819
92. McGuire, J. A.; Sykora, M.; Robel, I.; Padilha, L. A.; Joo, J.; Pietryga, J. M.; Klimov, V. I. ACS Nano 2010, 4, 6087-6097
93. Efros, A. L.; Rosen, M. Phys. Rev. Lett. 1997, 78, 1110-1113
94. Empedocles, S. A.; Neuhauser, R.; Shimizu, K.; Bawendi, M. G. Adv. Mater. 1999, 11, 1243-1256
95. Son, D. H.; Wittenberg, J. S.; Banin, U.; Alivisatos, A. P. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 19884-19890
96. Son, D. H.; Wittenberg, J. S.; Alivisatos, A. P. Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 127406/127401-127406/127404
97. Burda, C.; Link, S.; Green, T. C.; El-Sayed, M. A. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 10775-10780
98. Norris, D. J.; Efros, A. L.; Rosen, M.; Bawendi, M. G. Phys. Rev. B 1996, 53, 16347-16354
99. Norris, D. J.; Bawendi, M. G. Phys. Rev. B 1996, 53, 16338-16346
100. Efros, A. L.; Rosen, M. Phys. Rev. B 1998, 58, 7120-7135
101. Zhong, H.; Nagy, M.; Jones, M.; Scholes, G. D. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 10465-10470
102. McArthur, E. A.; Morris-Cohen, A. J.; Knowles, K. E.; Weiss, E. A. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 14514-14520
103. An, J. M.; Franceschetti, A.; Dudiy, S. V.; Zunger, A. Nano Lett. 2006, 6, 2728-2735
104. Harbold, J. M.; Du, H.; Krauss, T. D.; Cho, K.-S.; Murray, C. B.; Wise, F. W. Phys. Rev. B 2005, 72, 195312/195311-195312/195316
105. Kang, I.; Wise, F. W. J. Opt. Soc. Am. B 1997, 14, 1632-1646
106. Schaller, R. D.; Pietryga, J. M.; Goupalov, S. V.; Petruska, M. A.; Ivanov, S. A.; Klimov, V. I. Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 196401/196401-196401/ 196404
107. Hu, Y. Z.; Koch, S. W.; Lindberg, M.; Peyghambarian, N.; Pollock, E. L.; Abraham, F. F. Phys. Rev. Lett. 1990, 64, 1805-1807
108. Kelley, A. M. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 1296-1300
109. Barbara, P. F.; Meyer, T. J.; Ratner, M. A. J. Phys. Chem. 1996, 100, 13148-13168
110. Jones, M.; Lo, S. S.; Scholes, G. D. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 18632-18642
111. Jones, M.; Lo, S. S.; Scholes, G. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106, 3011-3016
112. Jones, M.; Kumar, S.; Lo, S. S.; Scholes, G. D. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 5423-5431
113. Mooney, J.; Krause, M. M.; Saari, J. I.; Kambhampati, P. (2012, submitted for publication.
114. Babentsov, V.; Riegler, J.; Schneider, J.; Fiederle, M.; Nann, T. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 15349-15354
115. de Mello Donegá, C.; Bode, M.; Meijerink, A. Phys. Rev. B 2006, 74, 085320