载流子倍增是载流子动能通过产生额外的电子-空穴对来弛豫的过程。这种效应已经得到了广泛的研究，因为它可以提高激子的产率。载流子倍增是由载流子-载流子相互作用驱动的，这些相互作用导致价带电子激发到导带。通常情况下，声子辅助弛豫的速率超过库仑碰撞的速率，这限制了载流子倍增的产率。在这里，洛斯·阿拉莫斯国家试验室Victor I. Klimov通过在掺杂锰的核/壳PbSe/CdSe量子点中利用库仑相互作用来克服这一限制。

本文要点：

1) 在该结构中，载流子倍增通过两个自旋交换步骤发生。首先，在CdSe壳中产生的激子被快速转移到Mn掺杂剂。然后，激发的Mn离子通过自旋守恒途径进行自旋翻转弛豫，在PbSe核中产生两个激子。

2) 由于自旋交换相互作用具有极快的亚皮秒时间尺度，与未掺杂的样品相比，Mn掺杂的量子点表现出高达三倍的多激子产率，这表明在光转换中自旋交换载流子倍增具有相当大的潜力。

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Ho Jin et.al Spin-exchange carrier multiplication in manganese-doped colloidal quantum dots Nature Materials 2023

DOI: 10.1038/s41563-023-01598-x

https://doi.org/10.1038/s41563-023-01598-x