北理工“非磁性摻雜納米晶的光誘導(dǎo)磁性”研究成果在《自然·納米技術(shù)》（nature nanotechnology）發(fā)表
發(fā)布日期：2017-12-21 供稿：材料學(xué)院 劉佳佳 攝影：材料學(xué)院
編輯：趙汗青 審核：張青山 閱讀次數(shù)：
北京時(shí)間2017年12月18日，北理工張加濤教授與意大利米蘭比可卡大學(xué)Sergio Brovelli教授合作（共同通訊作者）在國際納米科技權(quán)威雜志《自然·納米技術(shù)》在線發(fā)表了最新研究成果“Excitonic Pathway to Photoinduced Magnetism in Colloidal Nanocrystals with Nonmagnetic Dopants”,。
膠體半導(dǎo)體納米晶由于其可調(diào)節(jié)的光電子特性和溶液可加工性而在光電子和光子學(xué)領(lǐng)域受到越來越多的關(guān)注,。通過在導(dǎo)體納米晶中引入雜質(zhì)改變其電性，可有效調(diào)控半導(dǎo)體納米晶體的光,、電,、磁性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)其在固態(tài)發(fā)光,、激光器,、光伏器件、生物標(biāo)記,、熒光聚集器等光電器件中的應(yīng)用,。過渡金屬離子摻雜半導(dǎo)體納米晶，其電子組態(tài)同摻雜離子d電子間的sp-d 自旋交互作用,，可實(shí)現(xiàn)納米晶大 Stokes 位移熒光,、高電學(xué)傳輸性能以及可控的磁學(xué)行為。
Ag+作為一類新興摻雜元素，常用于III-V族和II-VI族半導(dǎo)體納米材料中,。Ag+的摻雜引入帶間能級(jí)，并能夠與主體導(dǎo)帶形成光學(xué)耦合,。因?yàn)槠?d軌道全滿,，所以Ag+是非磁性的,。摻雜引起的熒光歸因于光激發(fā)的空穴轉(zhuǎn)移到Ag+之后與導(dǎo)帶電子的復(fù)合。這種光活化過程和Ag+電子構(gòu)型的相關(guān)變化機(jī)理仍不清楚,。基于此,，北京理工大學(xué)張加濤教授課題組與意大利Brovelli教授課題組合作,，全面系統(tǒng)的研究了Ag摻雜CdSe納米晶的激發(fā)衰減過程,。他們發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣現(xiàn)象，光生空穴的捕獲致使Ag+轉(zhuǎn)變成順磁性的Ag2+,。激子的復(fù)合過程與光誘導(dǎo)磁性有著不可分割的關(guān)系。他們觀察到強(qiáng)烈的光活化磁性和半導(dǎo)體納米材料的稀磁行為,。這一研究結(jié)果表明通過非磁性雜質(zhì)摻雜而誘導(dǎo)的激發(fā)過程可以獲得光學(xué)可轉(zhuǎn)換的磁性納米半導(dǎo)體材料,。實(shí)現(xiàn)其光,、電,、磁學(xué)性能有效調(diào)控,，促進(jìn)其在光電自旋器件的應(yīng)用,！
張加濤教授及北理工材料學(xué)院分別作為共同通訊作者及第二通訊單位,。該工作的主要實(shí)驗(yàn)工作由意大利米蘭比可卡大學(xué)在讀博士研究生Valerio Pinchetti及北理工材料學(xué)院在讀博士研究生邸秋梅完成,。美國洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室Scott A. Crooker教授進(jìn)行了磁光性能測試等,。該成果得益于北理工外國專家引智計(jì)劃經(jīng)費(fèi)的支持,，是學(xué)校推進(jìn)“新材料科學(xué)與技術(shù)”一流學(xué)科建設(shè)國際化的典型范例,。該研究工作獲得了國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目51372025,，重大集成項(xiàng)目91323301,，重點(diǎn)項(xiàng)目51631001的基金支持,。在此一并表示感謝,。
文獻(xiàn)鏈接： Nature Nanotechnology 2017, doi:10.1038/s41565-017-0024-8 .
https://www.nature.com/articles/s41565-017-0024-8
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