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Shell Filling and Paramagnetism in Few-Electron Colloidal Nanoplatelets
Physical Review Letters ( IF 8.6 ) Pub Date : 2022-08-05 , DOI: 10.1103/physrevlett.129.066404 Jordi Llusar 1 , Juan I Climente 1
Physical Review Letters ( IF 8.6 ) Pub Date : 2022-08-05 , DOI: 10.1103/physrevlett.129.066404 Jordi Llusar 1 , Juan I Climente 1
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Colloidal semiconductor nanoplatelets are excellent optical emitters, which combine a quasi-2D structure with strong in-plane Coulomb interactions. Here, we go beyond the photoexcitation regime and investigate theoretically the effect of charging nanoplatelets with a few interacting fermions (electrons or holes). This introduces severe Coulomb repulsions in the system, enhanced by the inherent dielectric confinement. We predict strong electronic correlations and electron-electron exchange energies (over 20 meV) in type-I () and type-II () nanoplatelets, which give rise to characteristic physical phenomena. These include shell filling spectra deviating from the Aufbau principle, large addition energies which permit deterministic control of the number of charges at room temperature and paramagnetic electron spin configuration activated at cryogenic temperatures.
中文翻译:
少电子胶体纳米片的壳填充和顺磁性
胶体半导体纳米片是优秀的光学发射器,它结合了准二维结构和强平面内库仑相互作用。在这里,我们超越了光激发机制,从理论上研究了用一些相互作用的费米子(电子或空穴)对纳米片充电的影响。这在系统中引入了严重的库仑排斥,并通过固有的介电限制增强。我们预测 I 型中的强电子相关性和电子 - 电子交换能量(超过 20 meV)() 和 II 型 () 纳米血小板,它会产生特征性的物理现象。这些包括偏离 Aufbau 原理的壳填充光谱、允许在室温下确定性控制电荷数量的大附加能量和在低温下激活的顺磁电子自旋配置。
更新日期:2022-08-05
中文翻译:
少电子胶体纳米片的壳填充和顺磁性
胶体半导体纳米片是优秀的光学发射器,它结合了准二维结构和强平面内库仑相互作用。在这里,我们超越了光激发机制,从理论上研究了用一些相互作用的费米子(电子或空穴)对纳米片充电的影响。这在系统中引入了严重的库仑排斥,并通过固有的介电限制增强。我们预测 I 型中的强电子相关性和电子 - 电子交换能量(超过 20 meV)() 和 II 型 () 纳米血小板,它会产生特征性的物理现象。这些包括偏离 Aufbau 原理的壳填充光谱、允许在室温下确定性控制电荷数量的大附加能量和在低温下激活的顺磁电子自旋配置。