Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Superlattices and Microstructures, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
Colloidal CdSe quantum dots (QDs) are promising materials for solar cells because of their simple preparation process and compatibility with flexible substrates. The QD radiative recombination lifetime has attracted enormous attention as it affects the probability of photogenerated charges leaving the QDs and being collected at the battery electrodes. However, the scaling law for the exciton radiative lifetime in CdSe QDs is still a puzzle. This article presents a novel explanation that reconciles this controversy. Our calculations agree with the experimental measurements of all three divergent trends in a broadened energy window. Further, we proved that the exciton radiative lifetime is a consequence of the thermal average of decays for all thermally accessible exciton states. Each of the contradictory size-dependent patterns reflects this trend in a specific size range. As the optical band gap increases, the radiative lifetime decreases in larger QDs, increases in smaller QDs, and is weakly dependent on size in the intermediate energy region. This study addresses the inconsistencies in the scaling law of the exciton lifetime and gives a unified interpretation over a widened framework. Moreover, it provides valuable guidance for carrier separation in the thin film solar cell of CdSe QDs.Colloidal CdSe quantum dots (QDs) are promising materials for solar cells because of their simple preparation process and compatibility with flexible substrates. The QD radiative recombination lifetime has attracted enormous attention as it affects the probability of photogenerated charges leaving the QDs and being collected at the battery electrodes. However, the scaling law for the exciton radiative lifetime in CdSe QDs is still a puzzle. This article presents a novel explanation that reconciles this controversy. Our calculations agree with the experimental measurements of all three divergent trends in a broadened energy window. Further, we proved that the exciton radiative lifetime is a consequence of the thermal average of decays for all thermally accessible exciton states. Each of the contradictory size-dependent patterns reflects this trend in a specific size range. As the optical band gap increases, the radiative lifetime decreases in larger QDs, increases in smaller QDs, and is weakly dependent on size in the intermediate energy region. This study addresses the inconsistencies in the scaling law of the exciton lifetime and gives a unified interpretation over a widened framework. Moreover, it provides valuable guidance for carrier separation in the thin film solar cell of CdSe QDs.
solar cells CdSe quantum dot radiative lifetime scaling law optical band gap exciton fine structure room temperature 
Journal of Semiconductors
2023, 44(3): 032702
韩玉龙 1,2,*程冬 2,3孙辉 1孙金芳 1[ ... ]凤尔银 2,**
作者单位
摘要
1 安徽信息工程学院通识教育与外国语学院,安徽 芜湖 241000
2 安徽师范大学物理与电子信息学院,安徽 芜湖 241000
3 北京师范大学芜湖附属学校,安徽 芜湖 241000
采用Davidson 矫正(+Q)的内收缩多参考组态相互作用方法,计算了SrCl分子两个最低解离限Sr(1Sg)+Cl(2Pu)和Sr(3Pu)+Cl(2Pu)对应的7个Λ-S态(X2Σ+、B2Σ+、C2Δ、F2Σ+、A2Π、D2Π和E2Π)的势能曲线。基于计算的势能曲线,求解一维Schrödinger方程,得到了基态和几个较低激发态的光谱常数,这些结果与已报道的实验和理论结果符合得较好。基于振动波函数和A2Π-X2Σ+跃迁偶极矩,理论得到了SrCl分子的Franck-Condon因子以及辐射寿命。结果表明,A2Π-X2Σ+跃迁具有较高的对角化Franck-Condon因子(f00=0.96959)和较短的辐射寿命(τ=31.05 ns),符合激光冷却分子的基本条件。给出了利用3束激光冷却SrCl分子的光循环方案,其中主泵浦光波长为668.2 nm,辅泵浦光波长为682.0 nm和681.5 nm。
原子与分子物理学 激光冷却 SrCl分子 Franck-Condon因子 辐射寿命 
激光与光电子学进展
2022, 59(7): 0702001
汪俊 1,2冯赞 1,2吴国林 1,2汪金晶 1,2[ ... ]王训四 1,2
作者单位
摘要
1 宁波大学信息科学与工程学院 高等技术研究院 红外材料及器件实验室, 浙江 宁波 315211
2 浙江省光电探测材料及器件重点实验室, 浙江 宁波 315211
3 嘉兴学院 南湖学院, 浙江 嘉兴 314001
采用熔融淬冷法制备了两种浓度的Pr3+掺杂GeSe2-Ga2Se3-CsI(GGC)硫卤玻璃。在2.0 μm激光激励下,比较了玻璃片(2 mm)和玻璃柱(6 mm)的荧光发射光谱。用Judd-Ofelt理论计算分析了Pr3+掺杂Ge-Ga-Se-CsI硫卤玻璃的强度参数Ωi(i=2,4,6)和辐射寿命τrad等光谱参数。通过拟合衰变曲线,测得了玻璃的荧光寿命值(0.5% Pr3+: 3.08 ms)。所制备的光纤具备双包层结构,通过截断法得到光纤在7.6 μm处的最低损耗为2.27 dB/cm。
硫卤玻璃 Judd-Ofelt理论 辐射寿命 光纤损耗 chalcohalide glass Judd-Ofelt theory radiative lifetime fiber loss 
发光学报
2020, 41(11): 1343
作者单位
摘要
三明学院 机电工程学院, 福建 三明 365004
在有效质量近似下, 计算了盘形量子点中离子施主束缚激子的结合能、光跃迁能、振子强度及辐射寿命.设盘形量子点由有限长的柱形ZnO材料组成, 四周被MgxZn1-xO包围, 离子施主局域在盘轴.考虑了由于自发极化和压电极化引起的内建电场效应, 并在有限深约束势下采用合适的变分波函数进行.计算结果表明, 量子盘结构参数(盘高度及垒中Mg组分)和离子施主的位置对离子施主束缚激子的结合能、光跃迁能、振子强度及辐射寿命有强烈的影响.随着盘高度的增加, 结合能、光跃迁能和振子强度减小, 而辐射寿命增加.对含Mg量较高的盘形量子点, 盘高度对结合能、光跃迁能、振子强度及辐射寿命的影响更显著.当施主杂质位于量子点的左界面附近时结合能(光跃迁能)有极大(极小)值, 而当施主杂质位于量子点的右界面附近时结合能(光跃迁能)有极小(极大)值.
ZnO量子点 离子施主束缚激子 结合能 光跃迁能 振子强度 辐射寿命 ZnO quantum dot Ionized donor bound exciton Binding energy Optical transition energy Oscillator strength Radiative lifetime 
光子学报
2015, 44(1): 0116001
作者单位
摘要
1 吉林大学 物理学院, 吉林 长春 130012
2 吉林大学 电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点联合实验室, 吉林 长春 130012
3 吉林大学 原子与分子物理研究所, 吉林 长春 130012
概述了当前自由原子和离子的激发态自然辐射寿命测量技术的进展。以La Ⅰ和Pr Ⅱ为例, 系统介绍了几种稀土元素自由原子和离子激发态寿命测量技术并分析了它们的优缺点; 以Sm Ⅱ为例, 详细介绍了激光烧蚀产生自由原子(离子)技术及结合激光诱导荧光时间分辨光谱技术进行激发态寿命测量的优缺点。最后, 探讨了改进上述技术局限性的解决思路, 以期进一步提高辐射寿命测量的精确度。
自然辐射寿命 稀土元素 自由原子(离子) 激光诱导荧光光谱 natural radiative lifetime rare-earth element free atom(ion) laser-induced fluorescence spectrum 
中国光学
2013, 6(5): 660
赖昌 1,2,*夏上达 1,2段昌奎 2
作者单位
摘要
1 中国科学技术大学物理系,安徽 合肥 230026
2 重庆邮电大学现代物理研究所,重庆 400065
为了阐明孤立发光中心自发辐射寿命对环境介质光学常数的依赖关系,从两个典型模型的前提假设出发分析了它们各自的适用条件。并在已有的实腔模型基础上推广出更普适的实腔模型。根据这两个模型的适用条件对文献中已有的实验结果和采用的理论模型分析进行了综合分析,发现现有的实验结果均可以得到圆满的解释。在此基础上,给出发光中心环境介质中发光寿命应该满足的模型的判据:对于稀土离子等孤立离子(其光学极化率可以当作零)作为发光中心时,其发光寿命的局域场效应所满足的模型与被替换的介质离子有关,在被替换的介质离子的极化率很小的情况下,为虚腔(Lorentz)模型,反之则满足实腔模型;当发光中心为纳米粒子(如量子点或含有发光离子的纳米尺度的绝缘体)时,局域场效应满足本文推广了的实腔模型。
光谱学 自发辐射寿命 局域场效应 Lorentz模型 实腔模型 发光中心 折射率 spectroscopy radiative lifetime Lorentz model real-cavity model luminescent center refractive index 
量子电子学报
2007, 24(2): 0129
作者单位
摘要
1 兰州交通大学数理与软件工程学院,兰州730070
2 新疆大学物理系,乌鲁木齐830046
3 西北师范大学物电学院,兰州730070
用全相对论多组态自洽场方法,计算了类硅离子的1s、2s、2p-2p、3s、3p-、3p、3d-、3d、4s、4p-、4p、4d-4d、4f-、4f、5s、5p-、5p、5d-、5d、5f-、5f、5g、5g-、6s、6p-、6p轨道的912个精细结构能级和辐射寿命以及各种跃迁参数。能级的计算值和实验值符合得很好。从计算结果中发现了一些亚稳态能级。
类硅离子 精细结构能级 辐射寿命 Si-like ions Fine-structure Radiative lifetime 
原子与分子物理学报
2004, 21(2): 215
作者单位
摘要
大连海事大学,数理系,辽宁,大连,116026
掺稀土碲酸盐玻璃是宽带光纤放大器的一种非常重要的材料,具有传送区域宽、玻璃稳定性好等特点.讨论了在980 nm光泵浦的条件下,碲酸盐玻璃中稀土离子Pr3+、Er3+碲酸盐玻璃 发光寿命 能量转移 tellurite glass radiative lifetime energy transfer 
应用光学
2004, 25(3): 9
作者单位
摘要
1 王晓东
2 西北师范大学 物理与电子工程学院,甘肃兰州,730070
3 新疆大学 物理系,新疆,乌鲁木齐,830046
4 兰州铁道学院,通讯工程研究所,甘肃兰州,730070
用全相对论多组态自洽场方法,计算了类镁离子Mn XIV和Zn XIX的两百多个精细结构能级和辐射寿命以及各种跃迁参数.结果分析表明,能级的计算值和实验值符合得很好.
类镁离子 精细结构能级 辐射寿命 Mg-like ions Fine-structure Radiative lifetime 
强激光与粒子束
2003, 15(9): 914
作者单位
摘要
1 西北师范大学物理与电子工程学院,兰州,730070
2 新疆大学物理系,乌鲁木齐830046
3 兰州铁道学院,兰州,730070
4 新疆大学物理系,乌鲁木齐,830046
用全相对论多组态自洽场方法,计算了类钴离子MoⅩⅥ和Fm LⅩⅩⅣ的1s、2s、2p-、2p、3s、3p-、3p、3d-、3d、4s、4p-、4p、4d-、4d、4f-、4f、5s、5p-、5p、5d-、5d轨道的1014个精细结构能级和辐射寿命以及其他各种跃迁参数,能级的计算值和实验值符合得较好.另外,还发现了一些寿命较长的亚稳态能级.
类钴离子 精细结构能级 辐射寿命 Co like ions Fine structure Radiative lifetime 
原子与分子物理学报
2002, 19(4): 491

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