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Delayed Triplet-State Formation through Hybrid Charge Transfer Exciton at Copper Phthalocyanine/GaAs Heterojunction
The Journal of Physical Chemistry Letters ( IF 4.8 ) Pub Date : 2017-09-19 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.jpclett.7b02111 Heeseon Lim 1, 2 , Hyuksang Kwon 2 , Sang Kyu Kim 1 , Jeong Won Kim 2
The Journal of Physical Chemistry Letters ( IF 4.8 ) Pub Date : 2017-09-19 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.jpclett.7b02111 Heeseon Lim 1, 2 , Hyuksang Kwon 2 , Sang Kyu Kim 1 , Jeong Won Kim 2
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Light absorption in organic molecules on an inorganic substrate and subsequent electron transfer to the substrate create so-called hybrid charge transfer exciton (HCTE). The relaxation process of the HCTE states largely determines charge separation efficiency or optoelectronic device performance. Here, the study on energy and time-dispersive behavior of photoelectrons at the hybrid interface of copper phthalocyanine (CuPc)/p-GaAs(001) upon light excitation of GaAs reveals a clear pathway for HCTE relaxation and delayed triplet-state formation. According to the ground-state energy level alignment at the interface, CuPc/p-GaAs(001) shows initially fast hole injection from GaAs to CuPc. Thus, the electrons in GaAs and holes in CuPc form an unusual HCTE state manifold. Subsequent electron transfer from GaAs to CuPc generates the formation of the triplet state in CuPc with a few picoseconds delay. Such two-step charge transfer causes delayed triplet-state formation without singlet excitation and subsequent intersystem crossing within the CuPc molecules.
中文翻译：
在铜酞菁/ GaAs异质结处通过混合电荷转移激子延迟三重态形成。
无机基质上有机分子中的光吸收以及随后的电子向基质的转移会产生所谓的杂化电荷转移激子（HCTE）。HCTE状态的弛豫过程在很大程度上决定了电荷分离效率或光电器件性能。在这里，对GaAs的光激发后铜酞菁（CuPc）/ p -GaAs（001）杂化界面上的光电子的能量和时间分散行为的研究揭示了HCTE弛豫和延迟的三重态形成的清晰途径。根据界面处的基态能级对齐CuPc / p-GaAs（001）最初显示了从GaAs到CuPc的快速空穴注入。因此，GaAs中的电子和CuPc中的空穴形成了异常的HCTE状态流形。随后从GaAs到CuPc的电子转移会在CuPc中以三微秒的延迟生成三重态。这样的两步电荷转移导致延迟的三重态形成，而没有单重态激发和随后的CuPc分子内的系统间交叉。
更新日期：2017-09-19
中文翻译：
在铜酞菁/ GaAs异质结处通过混合电荷转移激子延迟三重态形成。
无机基质上有机分子中的光吸收以及随后的电子向基质的转移会产生所谓的杂化电荷转移激子（HCTE）。HCTE状态的弛豫过程在很大程度上决定了电荷分离效率或光电器件性能。在这里，对GaAs的光激发后铜酞菁（CuPc）/ p -GaAs（001）杂化界面上的光电子的能量和时间分散行为的研究揭示了HCTE弛豫和延迟的三重态形成的清晰途径。根据界面处的基态能级对齐CuPc / p-GaAs（001）最初显示了从GaAs到CuPc的快速空穴注入。因此，GaAs中的电子和CuPc中的空穴形成了异常的HCTE状态流形。随后从GaAs到CuPc的电子转移会在CuPc中以三微秒的延迟生成三重态。这样的两步电荷转移导致延迟的三重态形成，而没有单重态激发和随后的CuPc分子内的系统间交叉。
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