学校主页|English|党委宣传部|旧版新闻网
今天是

北理工“非磁性掺杂纳米晶的光诱导磁性”研究成果在《自然·纳米技术》(nature nanotechnology)发表

供稿: 材料学院 刘佳佳 摄影: 材料学院 编辑: 赵汗青
(2017-12-21) 阅读次数:
【字号  大


    北京时间2017年12月18日,北理工张加涛教授与意大利米兰比可卡大学Sergio Brovelli教授合作(共同通讯作者)在国际纳米科技权威杂志《自然·纳米技术》在线发表了最新研究成果“Excitonic Pathway to Photoinduced Magnetism in Colloidal Nanocrystals with Nonmagnetic Dopants”。

    胶体半导体纳米晶由于其可调节的光电子特性和溶液可加工性而在光电子和光子学领域受到越来越多的关注。通过在导体纳米晶中引入杂质改变其电性,可有效调控半导体纳米晶体的光、电、磁性质,实现其在固态发光、激光器、光伏器件、生物标记、荧光聚集器等光电器件中的应用。过渡金属离子掺杂半导体纳米晶,其电子组态同掺杂离子d电子间的sp-d 自旋交互作用,可实现纳米晶大 Stokes 位移荧光、高电学传输性能以及可控的磁学行为。

    Ag+作为一类新兴掺杂元素,常用于III-V族和II-VI族半导体纳米材料中。Ag+的掺杂引入带间能级,并能够与主体导带形成光学耦合。因为其4d轨道全满,所以Ag+是非磁性的。掺杂引起的荧光归因于光激发的空穴转移到Ag+之后与导带电子的复合。这种光活化过程和Ag+电子构型的相关变化机理仍不清楚。基于此,北京理工大学张加涛教授课题组与意大利Brovelli教授课题组合作,全面系统的研究了Ag掺杂CdSe纳米晶的激发衰减过程。他们发现一个有趣现象,光生空穴的捕获致使Ag+转变成顺磁性的Ag2+。激子的复合过程与光诱导磁性有着不可分割的关系。他们观察到强烈的光活化磁性和半导体纳米材料的稀磁行为。这一研究结果表明通过非磁性杂质掺杂而诱导的激发过程可以获得光学可转换的磁性纳米半导体材料。实现其光、电、磁学性能有效调控,促进其在光电自旋器件的应用!

    张加涛教授及北理工材料学院分别作为共同通讯作者及第二通讯单位。该工作的主要实验工作由意大利米兰比可卡大学在读博士研究生Valerio Pinchetti及北理工材料学院在读博士研究生邸秋梅完成。美国洛斯阿拉莫斯国家实验室Scott A. Crooker教授进行了磁光性能测试等。该成果得益于北理工外国专家引智计划经费的支持,是学校推进“新材料科学与技术”一流学科建设国际化的典型范例。该研究工作获得了国家自然科学基金面上项目51372025,重大集成项目91323301,重点项目51631001的基金支持。在此一并表示感谢。


 

 

文献链接: Nature Nanotechnology 2017, doi:10.1038/s41565-017-0024-8 .
https://www.nature.com/articles/s41565-017-0024-8

 


(审核:张青山)