Пары донор-акцептор в нанокристаллах Zn O Zn OH 2

Пары (донор-акцептор ) в нанокристаллах Zn. O/Zn(OH)2

Acceptors In Li – Doped Zn. O Nanocrystals? 1. 4 K no light

Acceptors In Li – Doped Zn. O Nanocrystals? After UV irradiation 1. 4 K no light

Acceptors In Li – Doped Zn. O Nanocrystals? ENDOR of After UV irradiation 1. 4 K no light 23 Na (I=3/2)

Acceptors In Li – Doped Zn. O Nanocrystals? After UV irradiation 1. 4 K no light ENDOR of 7 Li (I=3/2)

Acceptors In Li – Doped Zn. O Nanocrystals? After UV irradiation 1. 4 K no light • ENDOR 1 H (I = 1/2)

Acceptors In Li – Doped Zn. O Nanocrystals? After UV irradiation 1. 4 K no light Deep Na. Zn acceptor at Zn. O/Zn(OH)2 interface O= OH Na+ O= O=

Exchange-coupled Donor-Acceptor Pairs?

Exchange-coupled Donor-Acceptor Pairs? H = J S 1. S 2 + gd ßBSZ 1 + gaßBSZ 2 S = S 1 + S 2 => S = 1 and S = 0 gpair = ½ (gd + ga)

Exchange-coupled Donor-Acceptor Pairs? H = J S 1. S 2 + gd ßBSZ 1 + gaßBSZ 2 S = S 1 + S 2 => S = 1 and S = 0 gpair = ½ (gd + ga)

Динамическая поляризация ядер. Монокристаллы Zn. O. Сдвиг линий ЭПР. EPR at 275 GHz on H-Donor in Single Crystal of Zn. O

EPR at 275 GHz on H-Donor in Single Crystal of Zn. O Dynamic Polarization of 67 Zn Nuclear Spins leads to Shift of EPR Line

EPR at 275 GHz on H-Donor in Single Crystal of Zn. O Dynamic Polarization of 67 Zn Nuclear Spins leads to Shift of EPR Line

Причины ? • Динамическая поляризация ядер 67 Zn (I=5/2, распространенность 4%) окружающих донор, образованный водородом, (S=1/2), создает большое локальное поле, что приводит к сдвигу его линии ЭПР. • Вопрос: почему сдвиг столь велик? – Большая поляризация в электронной спиновой системе. E= 275 GHz, T= 4. 5 K exp ( E/k. T) ~ 20 – Эффективен перенос поляризация от электронной спиновой системы к ядерной спиновой системе – Ядерная спиновая релаксация очень медленная (часы)

Механизмы динамической поляризации ядер • Эффект Оверхаузера • Солид эффект • Теплового смешивания эффект

Overhauser Effect 1. Saturation of Allowed EPR Transition. 2. Presence of 1/2 A(t)(S+I- + S-I+) causes Cross Relaxation. Problem : Shallow Donor is Localized! Remember: At 275 GHz and 5 K, exp{- E/k. T} 15! Spontaneous Emission Dominates Relaxation. Suggestion: A(t) Modulated by Zero-Point Fluctuations of Empty Phonon System H. Blok et al P. R. L. 92, 047602 (2004)

Conclusion • HF EPR and ENDOR allows us for the first time to study the effect of confinement on the electronic wave function of a shallow donor in a Semiconductor Nanoparticle. • We can study the transition of semiconductor to molecular behaviour • We can identify the Nature of the Binding Core of Donors by ENDOR • A deep surface acceptor has been identified in the Zn. O Nanocrystals • We can probe the phonon mode structure in the Nanoparticles via the spontaneous-emission-type relaxation process • Similar behaviour in other semiconductor Nanoparticles: Cd. S, Cd. Se, …