Red-shifted carrier multiplication energy threshold and exciton recycling mechanisms in strongly interacting silicon nanocrystals

Journal of the American Chemical Society

Volumn 136, Issue 38, 2014, Pages 13257-13266

  Marri, Ivan ^a   Govoni, Marco ^a,b   Ossicini, Stefano ^a  

^a UNIVERSITY OF MODENA AND REGGIO EMILIA   (Italy)

^b UNIVERSITY OF CHICAGO   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EXCITONS; NANOCRYSTALS; RECYCLING; SILICON;

AUGER RECOMBINATION; CARRIER MULTIPLICATION; CARRIER MULTIPLICATION EFFICIENCY; COUPLED RATE EQUATIONS; EXCITON RECYCLING; HIGH ENERGY PHOTONS; NUMBER OF ELECTRONS; SILICON NANOCRYSTALS;

DENSITY FUNCTIONAL THEORY;

NANOCRYSTAL; SILICON;

AB INITIO CALCULATION; ABSORPTION; ARTICLE; COULOMB DRIVEN CHARGE TRANSFER; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; ELECTRON; ENERGY; ENERGY CONSERVATION; ENERGY TRANSFER; PHOTON; SPACE SEPARATED QUANTUM CUTTING;

EID: 84923115713     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja5057328     Document Type: Article

References (55)

1. Ossicini, S.; Bisi, O.; Degoli, E.; Marri, I.; Iori, F.; Luppi, E.; Magri, R.; Poli, R.; Cantele, G.; Ninno, D.; Trani, F.; Marsili, M.; Pulci, O.; Olevano, V.; Gatti, M.; Gaal-Nagy, K.; Incze, A.; Onida, G. J. Nanosci. Nanotechnol. 2008, 8, 479.
2. Degoli, E.; Guerra, R.; Iori, F.; Magri, R.; Marri, I.; Pulci, O.; Bisi, O.; Ossicini, S. C. R. Phys. 2009, 10, 575.
3. Iori, F.; Degoli, E.; Luppi, E.; Magri, R.; Marri, I.; Cantele, G.; Ninno, D.; Trani, F.; Ossicini, S. J. Lumin. 2006, 121, 335-339.
4. Guerra, R.; Marri, I.; Magri, R.; Martin-Samos, L.; Pulci, O.; Degoli, E.; Ossicini, S. Phys. Rev. B 2009, 79, 155320.
5. Iori, F.; Degoli, E.; Magri, R.; Marri, I.; Cantele, G.; Ninno, D.; Trani, F.; Pulci, O.; Ossicini, S. Phys. Rev. B 2007, 76, 085302.
6. Priolo, F.; Gregorkiewicz, T.; Galli, M.; Krauss, T. F. Nat. Nanotechnol. 2014, 9, 19-32.
7. Nozik, A. J. Inorg. Chem. 2005, 44, 6893-6899 (PMID: 16180844).
8. Ellingson, R. J.; Beard, M. C.; Johnson, J. C.; Yu, P.; Micic, O. I.; Nozik, A. J.; Shabaev, A.; Efros, A. L. Nano Lett. 2005, 5, 865-871.
9. Schaller, R. D.; Klimov, V. I. Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 186601.
10. Trinh, M. T.; Houtepen, A. J.; Schins, J. M.; Hanrath, T.; Piris, J.; Knulst, W.; Goossens, A. P. L. M.; Siebbeles, L. D. A. Nano Lett. 2008, 8, 1713-1718 (PMID: 18489170).
11. Klimov, V. I. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 16827-16845 (PMID: 16927970).
12. Klimov, V. I. Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 123118.
13. Nair, G.; Bawendi, M. G. Phys. Rev. B 2007, 76, 081304.
14. Nozik, A. J. Chem. Phys. Lett. 2008, 457, 3-11.
15. Schaller, R. D.; Petruska, M. A.; Klimov, V. I. Appl. Phys. Lett. 2005, 87, 253102.
16. Schaller, R. D.; Sykora, M.; Pietryga, J. M.; Klimov, V. I. Nano Lett. 2006, 6, 424-429 (PMID: 16522035).
17. Beard, M. C.; Midgett, A. G.; Hanna, M. C.; Luther, J. M.; Hughes, B. K.; Nozik, A. J. Nano Lett. 2010, 10, 3019-3027.
18. Nootz, G.; Padilha, L. A.; Levina, L.; Sukhovatkin, V.; Webster, S.; Brzozowski, L.; Sargent, E. H.; Hagan, D. J.; Van Stryland, E. W. Phys. Rev. B 2011, 83, 155302.
19. Semonin, O. E.; Luther, J. M.; Choi, S.; Chen, H.-Y.; Gao, J.; Nozik, A. J.; Beard, M. C. Science 2011, 334, 1530-1533.
20. Califano, M.; Zunger, A.; Franceschetti, A. Appl. Phys. Lett. 2004, 84, 2409-2411.
21. Schaller, R. D.; Sykora, M.; Jeong, S.; Klimov, V. I. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 25332-25338 (PMID: 17165979).
22. Gachet, D.; Avidan, A.; Pinkas, I.; Oron, D. Nano Lett. 2010, 10, 164-170 (PMID: 19911830).
23. Murphy, J. E.; Beard, M. C.; Norman, A. G.; Ahrenkiel, S. P.; Johnson, J. C.; Yu, P.; Mićić, O. I.; Ellingson, R. J.; Nozik, A. J. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 3241-3247 (PMID: 16522105).
24. Pijpers, J. J. H.; Hendry, E.; Milder, M. T. W.; Fanciulli, R.; Savolainen, J.; Herek, J. L.; Vanmaekelbergh, D.; Ruhman, S.; Mocatta, D.; Oron, D.; Aharoni, A.; Banin, U.; Bonn, M. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 4146-4152.
25. Schaller, R. D.; Pietryga, J. M.; Klimov, V. I. Nano Lett. 2007, 7, 3469-3476.
26. Stubbs, S. K.; Hardman, S. J. O.; Graham, D. M.; Spencer, B. F.; Flavell, W. R.; Glarvey, P.; Masala, O.; Pickett, N. L.; Binks, D. J. Phys. Rev. B 2010, 81, 081303.
27. Beard, M. C.; Knutsen, K. P.; Yu, P.; Luther, J. M.; Song, Q.; Metzger, W. K.; Ellingson, R. J.; Nozik, A. J. Nano Lett. 2007, 7, 2506-2512.
28. McGuire, J. A.; Joo, J.; Pietryga, J. M.; Schaller, R. D.; Klimov, V. I. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 1810-1819.
29. McGuire, J. A.; Sykora, M.; Joo, J.; Pietryga, J. M.; Klimov, V. I. Nano Lett. 2010, 10, 2049-2057 (PMID: 20459066).
30. Midgett, A. G.; Hillhouse, H. W.; Hughes, B. K.; Nozik, A. J.; Beard, M. C. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 17486-17500.
31. Califano, M.; Zunger, A.; Franceschetti, A. Nano Lett. 2004, 4, 525-531.
32. Allan, G.; Delerue, C. Phys. Rev. B 2006, 73, 205423.
33. Franceschetti, A.; An, J. M.; Zunger, A. Nano Lett. 2006, 6, 2191-2195.
34. Luo, J.-W.; Franceschetti, A.; Zunger, A. Nano Lett. 2008, 8, 3174-3181.
35. Allan, G.; Delerue, C. Phys. Rev. B 2009, 79, 195324.
36. Rabani, E.; Baer, R. Nano Lett. 2008, 8, 4488-4492.
37. Govoni, M.; Marri, I.; Ossicini, S. Nat. Photonics 2012, 6, 672-679.
38. Vörös, M.; Rocca, D.; Galli, G.; Zimanyi, G. T.; Gali, A. Phys. Rev. B 2013, 87, 155402.
39. Schaller, R. D.; Agranovich, V. M.; Klimov, V. I. Nat. Phys. 2005, 1, 189-194.
40. Rabani, E.; Baer, R. Chem. Phys. Lett. 2010, 496, 227-235.
41. Shabaev, A.; Efros, A. L.; Nozik, A. J. Nano Lett. 2006, 6, 2856-2863.
42. Timmerman, D.; Izeddin, I.; Stallinga, P.; YassievichI, N.; Gregorkiewicz, T. Nat. Photonics 2008, 2, 105-109.
43. Timmerman, D.; Valenta, J.; Dohnalova, K.; de Boer, W. D. A. M.; Gregorkiewicz, T. Nat. Nanotechnol. 2011, 6, 710-713.
44. Trinh, M. T.; Limpens, R.; de Boer, W. D. A. M.; Schins, J. M.; Siebbeles, L. D. A.; Gregorkiewicz, T. Nat. Photonics 2012, 6, 316-321.
45. Aerts, M.; Suchand Sandeep, C. S.; Gao, Y.; Savenije, T. J.; Schins, J. M.; Houtepen, A. J.; Kinge, S.; Siebbeles, L. D. A. Nano Lett. 2011, 11, 4485-4489.
46. Sandeep, C. S. S.; Cate, S.; Schins, J. M.; Savenije, T. J.; Liu, Y.; Law, M.; Kinge, S.; Houtepen, A. J.; Siebbeles, L. D. A. Nat.Commun. 2013, 4, 2360.
47. Govoni, M.; Marri, I.; Ossicini, S. Phys. Rev. B 2011, 84, 075215.
48. Marini, A.; Hogan, C.; Grüning, M.; Varsano, D. Comput. Phys. Commun. 2009, 180, 1392-1403.
49. Allan, G.; Delerue, C. Phys. Rev. B 2008, 77, 125340.
50. Stewart, J. T.; Padilha, L. A.; Bae, W. K.; Koh, W.-K.; Pietryga, J. M.; Klimov, V. I. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 2061-2068.
51. Padilha, L. A.; Stewart, J. T.; Sandberg, R. L.; Bae, W. K.; Koh, W.-K.; Pietryga, J. M.; Klimov, V. I. Acc. Chem. Res. 2013, 46, 1261-1269.
52. de Boer, W. D. A. M.; Timmerman, D.; Dohnalova, K.; Yassievich, I. N.; Zhang, H.; Buma, W. J.; Gregorkiewicz, T. Nat. Nanotechnol. 2010, 5, 878-884.
53. Moskalenko, A. S.; Berakdar, J.; Poddubny, A. N.; Prokofiev, A. A.; Yassievich, I. N.; Goupalov, S. V. Phys. Rev. B 2012, 85, 085432.
54. Navarro-Urrios, D.; Pitanti, A.; Daldosso, N.; Gourbilleau, F.; Rizk, R.; Garrido, B.; Pavesi, L. Phys. Rev. B 2009, 79, 193312.
55. Pitanti, A.; Navarro-Urrios, D.; Prtljaga, N.; Daldosso, N.; Gourbilleau, F.; Rizk, R.; Garrido, B.; Pavesi, L. J. Appl. Phys. 2010, 108, 053518.