It is shown through comparison with experimental results that the efficiency of quantum dot (QD) film-based photoemission would be impacted by an inadequate supply of electrons from an electron source. An explanation for the related photocurrent droop, as arising from restricted electron transmission at the substrate-QD interface as well as between the QDs, is proposed. It is suggested that interfacial potential based biasing schemes could considerably enhance electronic coupling for improved transmission and quantum efficiency. Modeling indicates that electric fields of ∼450 MV/m would be necessary for ensuring electron transmission coefficients close to unity.

1.
S.
Datta
,
Electronic Transport in Mesoscopic Systems
(
Cambridge University Press
,
New York
,
1995
).
2.
A.
Alexander
,
N. A.
Moody
, and
P. R.
Bandaru
,
J. Vac. Sci. Technol. A
34
,
021401
(
2016
).
3.
W. E.
Spicer
and
A.
Herrera-Gomez
,
Proc. SPIE
2022
,
18–23
(
1993
).
4.
N. S.
Makarov
,
J.
Lim
,
Q.
Lin
,
J. W.
Lewellen
,
N. A.
Moody
,
I.
Robel
, and
J. M.
Pietryga
,
Nano Lett.
17
,
2319
(
2017
).
5.
L.
Jacak
,
P.
Hawrylak
, and
A.
Wojs
,
Quantum Dots
(
Springer
,
New York
,
1998
).
6.
J. M.
Pietryga
,
Y.-S.
Park
,
J.
Lim
,
A. F.
Fidler
,
W. K.
Bae
,
S.
Brovelli
, and
V. I.
Klimov
,
Chem. Rev.
116
,
10513
(
2016
).
7.
J. H.
Davies
,
The Physics of Low-Dimensional Semiconductors
(
Cambridge University Press
,
New York
,
1998
).
8.
V. L.
Colvin
,
A. P.
Alivisatos
, and
J. G.
Tobin
,
Phys. Rev. Lett.
66
,
2786
(
1991
).
9.
J. Z.
Fan
,
M.
Vafaie
,
K.
Bertens
,
M.
Sytnyk
,
J. M.
Pina
,
L. K.
Sagar
,
O.
Ouellette
,
A. H.
Proppe
,
A. S.
Rasouli
,
Y.
Gao
,
S. W.
Baek
,
B.
Chen
,
F.
Laquai
,
S.
Hoogland
,
F. P. G.
De Arquer
,
W.
Heiss
, and
E. H.
Sargent
,
Nano Lett.
20
,
5284
(
2020
).
10.
M.
Sykora
,
A. Y.
Koposov
,
J. A.
McGuire
,
R. K.
Schulze
,
O.
Tretiak
,
J. M.
Pietryga
, and
V. I.
Klimov
,
ACS Nano
4
,
2021
(
2010
).
11.
Q.
Lin
,
H. J.
Yun
,
W.
Liu
,
H. J.
Song
,
N. S.
Makarov
,
O.
Isaienko
,
T.
Nakotte
,
G.
Chen
,
H.
Luo
,
V. I.
Klimov
, and
J. M.
Pietryga
,
J. Am. Chem. Soc.
139
,
6644
(
2017
).
12.
D. F.
Swineheart
,
J. Chemcial Educ.
39
,
333
(
1962
).
13.
C. R.
Kagan
and
C. B.
Murray
,
Nat. Nanotechnol.
10
,
1013
(
2015
).
14.
S.
Goudsmit
and
J. L.
Saunderson
,
Phys. Rev.
57
,
552
(
1940
).
15.
S.
Gustavsson
,
R.
Leturcq
,
T.
Ihn
,
K.
Ensslin
, and
A. C.
Gossard
,
J. Appl. Phys.
105
,
122401
(
2009
).
16.
F.
Berz
,
Solid State Electron.
28
,
1007
(
1985
).
17.
D.
Eric
,
J.
Jiang
,
A.
Imran
,
M.
Noaman Zahid
, and
A.
Ahmad Khan
,
Results Phys.
13
,
102246
(
2019
).
18.
K.
Goshima
,
N.
Tsuda
,
K.
Inukai
,
T.
Amano
, and
T.
Sugaya
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
57
,
06HE08
(
2018
).
19.
B. S.
Kim
,
M. A.
Islam
,
L. E.
Brus
, and
I. P.
Herman
,
J. Appl. Phys.
89
,
8127
(
2001
).
20.
O. I.
Mićić
,
S. P.
Ahrenkiel
, and
A. J.
Nozik
,
Appl. Phys. Lett.
78
,
4022
(
2001
).
21.
J. M.
Villas-Bôas
,
A. O.
Govorov
, and
S. E.
Ulloa
,
Phys. Rev. B
69
,
125342
(
2004
).
22.
L. L.
Chang
,
L.
Esaki
, and
R.
Tsu
,
Appl. Phys. Lett.
24
,
593
(
1974
).
23.
P.
Markos
and
C.
Soukoulis
,
Wave Propagation
(
Princeton University Press
,
2008
).
24.
J. S.
Walker
and
J.
Gathright
,
Am. J. Phys.
62
,
408
(
1994
).
25.
J. S.
Walker
and
J.
Gathright
,
Comput. Phys.
6
,
393
(
1992
).
26.
F.
Flores
and
N. H.
March
,
Surf. Sci.
124
,
329
(
1983
).
27.
R. S.
Krishnan
,
M. E.
Mackay
,
P. M.
Duxbury
,
A.
Pastor
,
C. J.
Hawker
,
B.
Van Horn
,
S.
Asokan
, and
M. S.
Wong
,
Nano Lett.
7
,
484
(
2007
).
28.
W.
Zhang
,
H.
Emamy
,
B. A.
Pazmiño Betancourt
,
F.
Vargas-Lara
,
F. W.
Starr
, and
J. F.
Douglas
,
J. Chem. Phys.
151
,
124705
(
2019
).
29.
G. N.
Derry
,
M. E.
Kern
, and
E. H.
Worth
,
J. Vac. Sci. Technol. A
33
,
060801
(
2015
).
30.
D. M.-T.
Kuo
,
Appl. Phys. Lett.
79
,
3851
(
2001
).
31.
S.
Gustavsson
,
I.
Shorubalko
,
R.
Leturcq
,
S.
Schon
, and
K.
Ensslin
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
152101
(
2008
).
32.
E.
Brown
and
L.
Hernández de la Peña
,
J. Chem. Educ.
95
,
1989
(
2018
).
33.
C.-S.
Jia
,
L.-H.
Zhang
, and
X.-L.
Peng
,
Int. J. Quantum Chem.
117
,
e25383
(
2017
).
34.
N.
Nilius
,
T. M.
Wallis
, and
W.
Ho
,
Science
297
,
1853
(
2002
).
35.
K. L.
Jensen
,
Introduction to the Physics of Electron Emission
, 1st ed. (
Wiley
,
New York
,
2017
).
36.
S.
Seidi
,
M.
Kroner
,
C.
Lux
,
A. W.
Holleitner
,
K.
Karrai
,
R. J.
Warburton
,
A.
Badolato
, and
P. M.
Petroff
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
031108
(
2008
).
37.
M. W.
Geis
,
Proc. IEEE
79
,
669
(
1991
).
38.
D. K.
Ferry
and
S. M.
Goodnick
,
Transport in Nanostructures
(
Cambridge University Press
,
New York
,
1997
).
39.
M.
Kobayashi
,
S.
Miyahara
,
N.
Mori
, and
C.
Hamaguchi
,
Physica E
19
,
188
(
2003
).
40.
S.
Chen
,
H.
Xie
,
Y.
Zhang
,
X.
Cui
, and
G.
Chen
,
Nanoscale
5
,
169
(
2013
).
41.
E. S.
Skibinsky-Gitlin
,
S.
Rodriguez-Bolovar
,
M.
Califano
, and
F. M.
Gomez-Campos
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
21
,
25872
(
2019
).
42.
I.
Robel
,
R.
Gresback
,
U.
Kortshagen
,
R. D.
Schaller
, and
V. I.
Klimov
,
Phys. Rev. Lett.
102
,
177404
(
2009
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.