锐钛矿 TiO2 单晶与纳米颗粒中的强束缚激子
材料科学
2017-08-18 v2
摘要
锐钛矿 TiO 是用于光能量转换应用的研究最多的材料之一，但其基本电荷激发的性质仍未知。然而，确定光吸收产生的是不相关的电子-空穴对还是束缚激子，并在后一种情况下确定其特性至关重要。本文通过结合稳态角分辨光电子能谱和光谱椭偏仪与最先进的 ab initio 计算，我们证明单晶的直接光学带隙由一个强束缚激子主导，该激子攀升于间接带间跃迁的连续谱之上。该激子具有介于 Wannier-Mott 与 Frenkel 区域之间的中间特性，并在三维晶格中展现出奇特二维波函数。更高能激发的性质也被确定。通过在富含缺陷的样品（掺杂单晶与纳米颗粒）中利用超快二维深紫外光谱观察到相同的基元激发，我们结果在直至室温下的普遍有效性得到确认。
引用
@article{arxiv.1601.01244,
title = {Strongly bound excitons in anatase TiO2 single crystals and nanoparticles},
author = {Edoardo Baldini and Letizia Chiodo and Adriel Dominguez and Maurizia Palummo and Simon Moser and Meghdad Yazdi and Gerald Auböck and Benjamin P. P. Mallett and Helmuth Berger and Arnaud Magrez and Christian Bernhard and Marco Grioni and Angel Rubio and Majed Chergui},
journal= {arXiv preprint arXiv:1601.01244},
year = {2017}
}