МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ ОДЕССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. И.И. МЕЧНИКОВА Кафедра экспериментальной физики ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА НАНОКРИСТАЛЛОВ СУЛЬФИДА КАДМИЯ Допустить к защите Заведующий кафедрой экспериментальной физики Академик Смынтына В. А. «….» …. Дипломная работа студентки V курса физического факультета Федоновой Дины Сергеевны Научный руководитель Доцент Скобеева В.М. ОДЕССА - 2004 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 1.ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА СУЛЬФИДА КАДМИЯ 1. Эффект размерного квантования в полупроводниках 2. Методы получения и оптические свойства наночастиц сульфида кадмия 3.Люминесценция нанокристаллов сульфида кадмия, внедренных в полимер 4.Влияние внешних факторов на люминесценцию 21 нанокристаллов соединений А2В2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ НАНОКРИСТАЛЛОВ CdS, ВЫРАЩЕННЫХ В ЖЕЛАТИНЕ 1. Методика эксперимента 2. Люминесцентные характеристики нанокристаллов CdS 3.Эволюция спектров люминесценции нанокристаллов CdS в процессе их «старения» 4.Влияние обработок на спектр люминесценции нанокристаллов CdS 5. Обсуждение результатов 45 ВЫВОДЫ 47 ЛИТЕРАТУРА 48 ВВЕДЕНИЕ В настоящее время наблюдается интенсивное развитие физики полупроводников, размеры которых порядка нанометров.
Полупроводниковые наноразмерные частицы находятся в области перехода между молекулярной структурой и твердым телом.
Оптические, электронные и каталитические свойства полупроводникового нанокристалла существенно отличаются от таковых для макрокристаллического вещества и зависят от размера частицы (эффект размерного квантования). Такие полупроводники дают возможность управлять их оптическими, электрическими и структурными свойствами, изменяя размеры частиц.
Особенно сильное изменение оптических свойств наблюдается в случае, когда размер нанокристалла меньше, чем диаметр основного экситона.
С тех пор, как эффект размерного квантования был впервые обнаружен, научные исследования этого явления стремительно развиваются. Некоторые группы ученых уже показали возможные сферы применения таких материалов: солнечные элементы, светодиоды, точечные транзисторы, светофильтры, полосу поглощения которых можно изменять только изменением размеров частиц. А также как новый класс - нелинейные оптические материалы.
В случае точечных транзисторов, применение основано на дискретности электронных уровней полупроводника в сильно-квантованном режиме. На сегодняшний день качество образцов значительно улучшается, теперь существует возможность приготовить нанокристалл любого диаметра в пределах от 2-5 до 50 нм с ошибкой не менее 5%. В связи с таким бурным развитием данного направления физики полупроводников возникает необходимость изучения свойств полупроводниковых нанокристаллов. Особо актуальным является вопрос о стабильности оптических и люминесцентных характеристик нанокристаллов в процессе их хранения.
В связи с вышеизложенным целью моей работы являлось изучение люминесцентных свойств нанокристаллов сульфида кадмия и исследование зависимости полос люминесценции от воздействия внешних факторов. 1.
ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА СУЛЬФИДА КАДМИЯ 1.
Технология этих систем такова, что полупроводниковые частички с достат... Предполагалось, что зоны электронов и дырок имеют параболическую форму... Тогда характер размерного квантования определяется соотношением трех д... При межзонном поглощении должна наблюдаться серия дискретных линий. По... Если ширина линий сравнима с расстоянием между ними, то размерное кван...
Таким образом, подобные гетерогенные стекла оказываются новым, чрезвыч... Величина смещения края полосы поглощения, как показали опыты, зависит ... Использование корреляционной зависимости между пороговой длиной волны ... Для сухих образцов CdS/полимер также наблюдалась длительная неэкспонен... Как показано в [5], время жизни τа фотогенерированных дырок в...
Излучение на глубоких ловушках обусловлено излучением из состояний, за... Заметим, что глубокоуровневая эмиссия имеет намного меньшую долю в общ... Фотоактивация не наблюдалась при пропускании сухих газов, но для влажн... Данные в работе [12] свидетельствуют о том, что поверхностные адсорбен... Эти поверхностные состояния были ответственны за гашение экситонной эм...
ст. Представленные в работе спектры фотолюминесценции построены с учетом с... Реакция проводилась при температуре 40 0С. Реакция проводилась в течение 15 минут при непрерывном помешивании. При получении все описанные технологические факторы поддерживались пос...
Необходимо отметить, что у нанокристаллов по сравнению с монокристалло... 2.5). 2.4 Спектры фотолюминесценции образца №2 при разных интенсивностях воз... Этот центр имеет полосу свечения в длинноволновой области. Аналогичная тенденция наблюдалась и на образцах, которые содержали пре...
При отжиге на воздухе изменения почти не наблюдаются, а при отжиге в в... Наблюдается смещение максимума спектра в исходное положение (λ... Рис.2.7. Влияние отжига на спектр фотолюминесценции исходных нанокристаллов CdS... Влияние влаги и последующего отжига в вакууме на спектры фотолюминесце...
На поверхности нанокристаллов существуют «оборванные» связи, поверхнос... Так как в нанокристаллах поверхность больше объёма, то процессы на пов... Схема адсорбции, десорбции молекул воды на поверхности нанокристаллов ... Так же возможен и обратный процесс, когда в результате отжига происход... 2.
ЛИТЕРАТУРА 1. Екимов А.И Онущенко А.А. Оптические свойства полупроводниковых микрокристаллов. // Письма в ЖЭТФ 1994 Т.40,№8 С.337-340. 2. Ekimov A.I Efros ALL Onushchenko A.A. Quantum size effect in semicon¬ductor microcrystals. // Solid State Communication 1995. -V.56 № 11. -Р.921-924. 3. Походенко В.Д Кучмий С.Я Коржак А.В Крюков А.И. Фотохимиче¬ское поведение наночастиц сульфида кадмия в присутствии восстанови¬телей. // Теоретическая и экспериментальная химия 1996 Т.32,№2 С.102-106. 4. Jialong Zhao, Kai Dau, Yimin Chen. Temperature dependence of photoluminescence in CdS nanocrystals prepared by sol-gel method // Journal of Luminescence 1996 V.67,№66 P.332-336. 5. Екимов А.И Эфрос Ал. Л. Спектроскопические исследования квантового размерного эффекта в полупроводниковых микрокристаллах. // Материалы XII Зимней школы по физике полупроводников ФТН, 27 февраля-6 марта 1985 г Л.:Б.н 1986 С.65-106. 6. Н.Р.Кулиш, В.П.Кунец, М.П.Лисица.
Оптические методы определения параметров нанокристаллов в квазинульмерных полупроводниковых структурах. // Украинский физический журнал 1996 Т.41,№11-12 С.1075-1081. 7. . Екимов А.И Онущенко А.А. Квантовый размерный эффект в оптических спектрах полупроводниковых микрокристаллов. // Физика и техника полупроводников 1992 Т. 1 б,Вып.7 С. 1215-1223. 8. Клейкий С.В Кулиш Н.Р Кунец В.П. и др. Оптические свойства нанокристаллических полупроводников CdS с размерным квантованием. // Украинский физический журнал 1991 Т.36,№1 С. 18-28. 9. Акимов И.А Денисюк И.Ю Мешков А.М. Нанокристаллы полупровод¬ников в полимерной матрице - новые оптические среды. // Оптика и спек¬троскопия 1992. -Т.72,Вып.4 С. 1026-1032. 10. Воронцова М.М Малушин Н.В Скобеева В.М Смынтына В.А. Оптические и люминесцентные свойства нанокристаллов сульфида кадмия. // Научный сборник Фотоэлектроника 2002 №11 С. 104-106. 11. Груздков Ю.А Савинов Е.Н Коломийчук В.Н Пармон В.Н. Фотолю¬минесценция и морфологические особенности строения малых частиц сульфида кадмия, внедренных в сульфированный фторопласт. // Химиче¬ская физика 1998 Т.7,№9 С. 1222-1230. 12. S.R.Cordero.
P.J. Carson, R.a. Estabrook, G.F. Strouse, S.K. Buratto.
Photo-Activated Luminescence of CdSe Quantum Dot Monolayers// J. Phys. Chem. B 2000, 104, 12137-12142. 13. Greenham N.C Samuel I.D.W Hayes G.R Phillips R.T Kessener Y.A.R.R Moratti S.C Holmes A.B Friend R.H. Chem. Phys. Lett. 1995,241,89. 14. Nirmal M Dabbousi B.O Bawendi M.G Macklin J.J Trautman J.K Harris T.D Brus I.E Nature 1996,383,802-804. 15. В.И. Гавриленко, А.М. Грехов, Д.В. Корбутяк, В.Г. Литовченко.
Оптические свойства полупроводников. // Наукова думка. –1987. –С. 390-393. 16. Ермолович И.Б Матвиевская Г.И Шейнкман М.К. О природе центров оранжевой и красной люминесценции в сульфиде кадмия. // Физика и техника полупроводников 1995 Т.9,№8 С. 1620-1623. 17. Шейнкман М.К Ермолович И.Б Беленький Г.Л. Механизмы оранжевой, красной и инфракрасной фотолюминесценции в сульфиде кадмия и пара¬метры соответствующих центров свечения. // Физика твердого тела 1998 Т.48,№9 С.1215-1220. 18. Ермолович И.Б Матвиевская Г.И Пекарь Г.С. Люминесценция моно¬кристаллов сульфида кадмия, легированных различными донорами и ак¬цепторами. // Украинский физический журнал. -1993. -T.I 8,№5 С.729-738. 19. Сердюк В.В Малушин Н.В. Температурная зависимость интенсивности красной полосы люминесценции монокристаллов CdS. // Оптика и спектроскопия 1989 Т.26,Вып.4 С.656-659.