【摘要】 特别是，掺杂过渡金属离子的半导体纳米晶体在光电子学和自旋电子学中表现出了有趣的发光和磁性能。

半导体纳米晶体的掺杂作为一种引入新的光学、电子和磁性能的方式，正引起人们的广泛关注，这是由于掺杂离子在纳米晶体的有限空间中与半导体宿主的载流子相互作用而产生的[1]。

 

特别是，掺杂过渡金属离子的半导体纳米晶体在光电子学和自旋电子学中表现出了有趣的发光和磁性能。由于纳米晶体的空间限制性质，掺杂离子与载流子的相互作用导致掺杂纳米晶体的许多新特性比其块状对应物更强，从而导致掺杂相关材料特性的增强。

 

例如，Mn掺杂CdS或CdSe纳米晶体中的Mn磷光和光致铁磁性，分别是由激子引起的Mn能量转移和光致磁极化子的形成，由于激子和掺杂波函数的重叠比体中更大，因此Mn磷光和光致铁磁性更强。掺杂剂和载流子之间的交换耦合强度决定了掺杂半导体纳米晶体中许多有趣的光物理过程的速率，这取决于激子和掺杂剂离子的波函数重叠。

 

除了先前存在的陷阱状态外，结构缺陷和掺杂可能引入的新陷阱状态对载流子的捕获也取决于对掺杂位置和浓度敏感的“供体”和“受体”的电子耦合，因此，掺杂半导体纳米晶体的光物理动力学过程，包括激子弛豫和能量转移，将受到纳米晶体内掺杂剂的空间位置和浓度的强烈影响。

 

然而，研究掺杂半导体纳米晶体中与掺杂位置相关的光物理过程动力学一直具有挑战性，部分原因是难以获得具有明确掺杂位置的掺杂纳米晶体，并且动力学增加了复杂性。在大多数掺杂半导体纳米晶体的合成中，纳米晶体的径向掺杂位置要么是随机的，要么是控制不好的。从这些纳米晶体系综中测量的动力学将是高度不均匀的，并且有关掺杂位置依赖的信息将被埋在结构非均质性之下。

 

[1] Chen H Y , Maiti S , Son D H .Doping location-dependent energy transfer dynamics in Mn-doped CdS/ZnS nanocrystals.[J].Acs Nano, 2012, 6(1):583-91.

 

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