Promotie F.C.M. Spoor: quantum dots

24 mei 2018 15:00 - Locatie: Aula, TU Delft - Door: webredactie

Carrier multiplication and cooling in semiconductor quantum dots. Promotor 1: Prof.dr. L.D.A. Siebbeles (TNW); Promotor 2: Dr. A.J. Houtepen (TNW).

In halfgeleider quantum dots (QDs) is het koelen van ladingdragers in directe competitie met ladingvermenigvuldiging (carrier multiplication, CM), een proces waarin een enkel geabsorbeerd foton twee of meer elektronen exciteert. Dit proces kan de omzettingsefficiëntie van licht in elektriciteit in fotovoltaïsche apparaten verbeteren. CM van een hete ladingdrager gebeurt in competitie met koeling, waarbij de verhouding van de snelheid van de processen de efficiëntie van CM bepaalt. Tot nu toe zijn de factoren die de aanvangenergie en efficiëntie van CM bepalen niet overtuigend uitgelegd.

In dit proefschrift worden CM en koeling onderzocht in lood chalcogenide QDs voor een wijd bereik aan energieën, inclusief energieën hoog genoeg voor CM. Met behulp van voorheen onbekende overgangen bij hoge energie, waarin alle extra energie aan alleen het gat of het elektron wordt gegeven, wordt aangetoond dat gaten veel sneller koelen dan elektronen en dus minder kans hebben om CM te ondergaan. Daarnaast wordt een gedetailleerd koelingspectrum gepresenteerd voor elektronen en gaten apart, waaruit blijkt dat koeling plaatsvindt in discrete stappen nabij de bandkloof en op continue wijze voor hoge energie relevant voor CM, waarvan de laatste kan worden beschreven in termen van elektron-fonon interacties. Vervolgens wordt CM onderzocht en aangetoond dat de aanvangsenergie van CM samenvalt met de energie van de eerdergenoemde overgangen bij hoge energie. De opbrengst van CM wordt verklaard in termen van de competitie tussen CM en koeling via elektron-phonon interacties. De aanvangsenergie van CM wordt verklaard door de asymmetrie van de overgangen bij hoge energie.

De gepresenteerde resultaten zijn een grote stap voorwaarts in het begrip van koeling en CM en bieden een handvat om efficiënter naar materialen te zoeken die een aanvangenergie van CM hebben van tweemaal de bandkloof. Zulke materialen zijn van groot belang voor de ontwikkeling van zeer efficiënte fotovoltaïsche apparaten.

Meer informatie?

Voor inzage in proefschriften van de promovendi kunt u kijken in de TU Delft Repository, de digitale vindplaats van openbare publicaties van de TU Delft. Proefschriften zullen binnen een paar weken na de desbetreffende promotie in de Repository te vinden zijn.