二元纳米晶固体中的渗流电荷输运
介观与纳米尺度物理
2021-05-12 v1
摘要
我们模拟了由直径 6.5nm 与 5.1nm 的 PbSe 纳米晶（NC）组成的二元纳米晶固体（BNS）中的电子输运。我们使用分层纳米粒子输运模拟器 HINTS 对这些 BNS 中的输运建模。迁移率在 Large-NC 分数 f_LNC=0.25 处呈现极小值。该迁移率极小值在 T=80K 时很深，在 T=300K 时部分被抹平。我们如下解释此极小值：当 LNC 分数 f_LNC 从零开始增长时，少量 LNC 因其相关能级较低而充当穿越 BNS 的电子的陷阱。因此，增加这些陷阱的 f_LNC 浓度会降低迁移率。当 f_LNC 增至渗流阈值 f_LNC=f_p 时，LNC 形成贯穿样品的网络，使电子能经由这些渗流的 LNC 网络穿越整个 BNS。随着 f_LNC 超过 f_p，通过不断增长的渗流 LNC 网络的输运驱动迁移率快速上升。因此，电子迁移率作为 f_LNC 的函数在 f_LNC=f_p 附近呈现出显著的极小值。迁移率极小值的位置随电子密度增大向更大 LNC 分数偏移。我们研究了该迁移率极小值随温度、电子密度、充电能、配体长度与无序性的变化趋势。我们用“重正化陷阱模型”解释这些趋势：在该模型中，捕获一个电子会将深的 LNC 陷阱重正化为浅陷阱或动力学障碍，具体取决于充电能。我们通过构建并分析 BNS 中移动电子的热图验证了这一物理图像。
引用
@article{arxiv.2011.11244,
title = {Percolative Charge Transport In Binary Nanocrystal Solids},
author = {Luman Qu and Davis Unruh and Gergely T. Zimanyi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.11244},
year = {2021}
}
备注
19 pages, 8 figures, supporting information appended at the end