Exciton-driven change of phonon modes causes strong temperature dependent bandgap shift in nanoclusters
2020 · Nature Communications
저자
Franziska Münzer, Severin Lorenz, Jiwoong Yang, Taufik Adi Nugraha, Emilio Scalise, 현택환 (Taeghwan Hyeon), Stefan Martin Wippermann, Gerd Bacher
연구주제
Quantum Dots Synthesis And Properties · 2D Materials and Applications
NTIS 과학기술표준분류
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bandgap temperature dependence exciton phonon coupling 매직 사이즈 클러스터
제일원리 계산 optical spectroscopy
키워드 (OpenAlex)
temperature dependence of band gap magic-sized clusters phonon spectrum vibrational entropy free energy difference excited-state properties small nanoparticles exciton-phonon coupling
초록
Abstract The fundamental bandgap E g of a semiconductor—often determined by means of optical spectroscopy—represents its characteristic fingerprint and changes distinctively with temperature. Here, we demonstrate that in magic sized II-VI clusters containing only 26 atoms, a pronounced weakening of the bonds occurs upon optical excitation, which results in a strong exciton-driven shift of the phonon spectrum. As a consequence, a drastic increase of d E g /d T (up to a factor of 2) with respect to bulk material or nanocrystals of typical size is found. We are able to describe our experimental data with excellent quantitative agreement from first principles deriving the bandgap shift with temperature as the vibrational entropy contribution to the free energy difference between the ground and optically excited states. Our work demonstrates how in small nanoparticles, photons as the probe me…
이 논문을 지원한 국가R&D 과제 (NTIS 성과)
| 연도 | 과제 | 부처 | 사업 | 수행기관 | NTIS 분류(1순위) |
|---|---|---|---|---|---|
| 2020 | 나노입자의 합성과 의료, 에너지 분야 응용 | 과학기술정보통신부 | 기초과학연구원연구운영비지원(R&D)(주요사업비) | 기초과학연구원 | – |
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