北理工“非磁性摻雜納米晶的光誘導磁性”研究成果在《自然·納米技術》（nature nanotechnology）發表
發布日期：2017-12-21 供稿：材料學院 劉佳佳 攝影：材料學院
編輯：趙汗青 審核：張青山 閱讀次數：
北京時間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Sergio Brovelli教授合作（共同通訊作者）在國際納米科技權威雜志《自然·納米技術》在線發表了最新研究成果“Excitonic Pathway to Photoinduced Magnetism in Colloidal Nanocrystals with Nonmagnetic Dopants”。
膠體半導體納米晶由于其可調節的光電子特性和溶液可加工性而在光電子和光子學領域受到越來越多的關注。通過在導體納米晶中引入雜質改變其電性，可有效調控半導體納米晶體的光、電、磁性質，實現其在固態發光、激光器、光伏器件、生物標記、熒光聚集器等光電器件中的應用。過渡金屬離子摻雜半導體納米晶，其電子組態同摻雜離子d電子間的sp-d 自旋交互作用，可實現納米晶大 Stokes 位移熒光、高電學傳輸性能以及可控的磁學行為。
Ag+作為一類新興摻雜元素，常用于III-V族和II-VI族半導體納米材料中。Ag+的摻雜引入帶間能級，并能夠與主體導帶形成光學耦合。因為其4d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的空穴轉移到Ag+之后與導帶電子的復合。這種光活化過程和Ag+電子構型的相關變化機理仍不清楚。基于此，北京理工大學張加濤教授課題組與意大利Brovelli教授課題組合作，全面系統的研究了Ag摻雜CdSe納米晶的激發衰減過程。他們發現一個有趣現象，光生空穴的捕獲致使Ag+轉變成順磁性的Ag2+。激子的復合過程與光誘導磁性有著不可分割的關系。他們觀察到強烈的光活化磁性和半導體納米材料的稀磁行為。這一研究結果表明通過非磁性雜質摻雜而誘導的激發過程可以獲得光學可轉換的磁性納米半導體材料。實現其光、電、磁學性能有效調控，促進其在光電自旋器件的應用！
張加濤教授及北理工材料學院分別作為共同通訊作者及第二通訊單位。該工作的主要實驗工作由意大利米蘭比可卡大學在讀博士研究生Valerio Pinchetti及北理工材料學院在讀博士研究生邸秋梅完成。美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室Scott A. Crooker教授進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劃經費的支持，是學校推進“新材料科學與技術”一流學科建設國際化的典型范例。該研究工作獲得了國家自然科學基金面上項目51372025，重大集成項目91323301，重點項目51631001的基金支持。在此一并表示感謝。
文獻鏈接： Nature Nanotechnology 2017, doi:10.1038/s41565-017-0024-8 .
https://www.nature.com/articles/s41565-017-0024-8
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