Trapping dynamics of electrons and holes in a nanocrystalline TiO2 film revealed by femtosecond visible/near-infrared transient absorption spectroscopy

The trapping dynamics of electrons and holes in TiO2 nanocrystlline films excited by ultraviolet laser pulses (266-nm wavelength) were studied with femtosecond visible/near-infrared transient absorption spectroscopy. UV irradiations of the TiO2 film generated hot carriers in the conduction and valence bands. The formation rate of deeply trapped holes was estimated to be 200 ± 50 fs. The rate was limited by intraband relaxation (cooling) of hot holes. The spectral shift of the transient absorption indicated that trapped holes relax from shallow sites to deep ones. This relaxation was occurring more than 100 ps after photoexcitation. To cite this article: Y. Tamaki et al., C. R. Chimie 9 (2006).

RésuméLa dynamique de piégeage des électrons et des trous dans des films de TiO2 nanocristallins excités par des impulsions laser ultraviolettes (longueur d'onde : 266 nm) a été étudiée par la spectroscopie d'absorption transitoire femtoseconde dans le visible/proche infrarouge. Les irradiations par UV du film de TiO2 ont généré des porteurs chauds dans les bandes de conduction et de valence. On a estimé que le taux de formation de trous profondément piégés est de l’ordre de 200 ± 50 fs. Le taux a été limité par la relaxation entre bandes (refroidissement) des trous chauds. Le décalage spectral de l'absorption transitoire révèle que les trous piégés quittent les emplacements peu profonds pour les plus profonds. Cette relaxation se produit pendant plus de 100 ps après la photoexcitation. Pour citer cet article : Y. Tamaki et al., C. R. Chimie 9 (2006).