Contributors: Synchrotron SOLEIL (SSOLEIL); Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); Synthèse, Structure et Propriétés de Matériaux Fonctionnels (STEP); SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SYMMES); Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG); Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)); Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)); Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP); Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG); Université Grenoble Alpes (UGA); Physico-chimie et dynamique des surfaces (INSP-E6); Institut des Nanosciences de Paris (INSP); Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); Laboratoire de Physique et d'Etude des Matériaux (UMR 8213) (LPEM); Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris); Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); ANR-21-CE09-0029,MixDFerro,Heterostructures à dimensions mixtes sous contrôle ferroélectrique 2D(2021); ANR-22-CE09-0018,QuickTera,Nanocristaux de HgTe une nouvelle plateforme pour l'optoélectronique THz(2022); ANR-23-CE50-0025,Emap,Microscopie de photoemission comme sonde locale du profil d'énergie des cellules solaires(2023); ANR-24-ASM1-0001,DIRAC,Détecteurs InfraRouges A Colloïdes(2024); ANR-24-CE42-2757,camIR,Imageur proche infrarouge à base de nanocristaux(2024); ANR-24-CE09-0786,PIQUANT,Photo-détection dans l'infrarouge avec quantum dots sans métaux lourds toxiques(2024); European Project: 101086358,ERC-2022-COG,ERC-2022-COG,AQDtive(2024)
نبذة مختصرة : International audience ; The photodiode stack is the most effective design geometry for integrating colloidal nanocrystals (NCs) into optoelectronic devices dedicated to light emission and detection. Traditional designs rely on determining the absolute energy band alignment, followed by selecting suitable materials to transport charges (with energy levels resonant to the active material's bands). Because of this method's inherent limitations, we propose to explore an alternative approach where alkali metals are used to tune the absolute energy levels of the optically active layer. We illustrate this concept using lithium and caesium deposition onto narrow band gap NC films (i.e., HgTe and InAs), which are relevant materials for infrared optoelectronics. Our results show that work function shifts up to 0.9 eV can be achieved and that smaller alkalis are more effective at generating this shift. However, different behaviors are observed for HgTe and InAs. In the case of II-VI materials, the alkali acts as a pure dipole (i.e., no shift in the core level), and the film behaves as a bulk effective medium (i.e., no evidence of alkali intercalation). For III-V NCs, the alkali plays a dual role as both a dipole and a redox agent, making the alkali's effect dependent on the film's surface-to-volume ratio and the size of the alkali.
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