本报讯 中国科大赵瑾教授研究组与匹兹堡大学Hrvoje Petek教授合作,在金属纳米颗粒与石墨界面的电子超快相干转移及掺杂半导体中电子-空穴复合的微观机理研究领域取得重要新进展,相关研究成果近期相继发表在国际著名学术期刊《物理评论快报》与《纳米快报》上。
通常,金属/半导体(半金属)异质界面的电子转移需要首先激发热电子,然后热电子跨越界面势垒(例如肖特基势垒),进而完成电子转移。Hrvoje Petek与赵瑾教授合作,通过发展多维相干时间分辨光电子能谱技术与第一性原理计算的结合,证实了Ag/Graphite界面超快电荷转移过程的相干性。实验发现,Ag在石墨表面吸附所产生的占据界面态中的电子,在双光子激发下,转移到石墨的未占据层间态。通过对三维时间分辨谱的傅里叶变换分析结合跃迁偶极距的理论计算,获得了界面电子转移过程中共振相干的直接证据,并揭示这一电子转移过程在<10 fs超快时间内完成。文章发表在2018年的Phys. Rev. Lett.(《物理评论快报》)上,Hrvoje Petek 与赵瑾教授为共同通讯作者,第一作者谭世倞博士今年获中科院率先行动百人计划C类资助,回到微尺度物质科学国家研究中心工作。
此外,赵瑾小组还研究了半导体杂质掺杂导致的激发态电子空穴的复合问题。赵瑾小组以掺杂TiO2为原型材料,利用自己发展的Hefei-NAMD程序研究了掺杂半导体中的电子-空穴复合动力学及其物理机制。他们发现,掺杂离子引入的杂质声子的局域程度是决定电子-空穴复合的关键因素。该成果发表在2018年的Nano Lett. (《纳米快报》)上,物理系博士生张丽丽与微尺度物质科学国家研究中心郑奇靖博士为共同第一作者,赵瑾教授为通讯作者。
(合肥微尺度物质科学国家研究中心国际功能材料量子设计中心 量子信息与量子科技前沿创新中心 科研部)