电子被囚于缺陷中空态与量子约束的相互作用：优化纳米线结构中的热载流子效应
介观与纳米尺度物理
2024-09-27 v1 材料科学
摘要
热载流子效应是一种现象，即由光子吸收产生的电荷载流子通过不损失大量能量而保持高能状态，这是提高太阳能电池效率的主要策略之一。纳米化结构为通过空间约束（如纳米线结构中）增强热载流子效应提供了有效方法。Esmaielpour等人最近的实验研究[ACS Applied Nano Materials 7, 2817 (2024)]揭示了纳米线阵列中热载流子效应对纳米线直径的非单调依赖，这与仅凭量子约束所预期的行为相反。我们通过一种简单模型解释了这种非单调行为：该模型涉及两种主要能量损失机制。其一是电子-声子散射，随纳米线直径增大而增强，导致随直径增大而减弱的热载流子效应。其二是电子被带隙中缺陷能级（即中空态）捕获，随纳米线直径增大而减弱，导致随直径增大而增强的热载流子效应。这两种机制在某一直径处达到平衡，对应于热载流子效应的优化值。我们的结果为优化纳米线太阳能电池中的热载流子效应提供了指导，从而最终提高其效率。
引用
@article{arxiv.2409.11544,
title = {Interplay of Electron Trapping by Defect Midgap State and Quantum Confinement to Optimize Hot Carrier Effect in a Nanowire Structure},
author = {Imam Makhfudz and Hamidreza Esmaielpour and Yaser Hajati and Gregor Koblmüller and Nicolas Cavassilas},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.11544},
year = {2024}
}
备注
Main text + Supplementary materials, accepted, to appear in Physical Review B Letter (2024)