Меню
Публикации
2024
2023
2022
2021
2020
2019
2018
2017
2016
2015
2014
2013
2012
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
Главный редактор

НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор
Партнеры
doi: 10.17586/2226-1494-2024-24-3-406-414
УДК 538.977
Люминесцентные и колориметрические свойства покрытых оболочкой диоксида кремния сферических нанокристаллов теллурида кадмия во внешнем электрическом поле
Читать статью полностью

Язык статьи - русский
Ссылка для цитирования:
Аннотация
Ссылка для цитирования:
Дайбаге Д.С., Амброзевич С.А., Захарчук И.А., Осадченко А.В., Селюков А.С. Люминесцентные и колориметрические свойства покрытых оболочкой диоксида кремния сферических нанокристаллов теллурида кадмия во внешнем электрическом поле // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2024. Т. 24, № 3. С. 406–414. doi: 10.17586/2226-1494-2024-24-3-406-414
Аннотация
Введение. Исследовано поведение оптических и колориметрических свойств покрытых оболочкой диоксида кремния полупроводниковых коллоидных квантовых точек теллурида кадмия (CdTe/SiO2, ядро/оболочка) во внешнем постоянном электрическом поле. Известно, что внешнее электрическое поле приводит в основном к тушению люминесценции квантовых точек и красному смещению спектров люминесценции. Однако в большинстве исследований рассматривается только люминесценция, обусловленная межзонными переходами. В отличие от известных работ в данном исследовании дополнительно рассмотрена люминесценция с участием ловушек в квантовых точках, покрытых оболочкой, и показано влияние на нее внешнего электрического поля. Метод. Полупроводниковые нанокристаллы CdTe/SiO2 синтезированы методами коллоидной химии. Готовая смесь представляла собой раствор квантовых точек в водной среде. Для исследования оптических свойств наночастиц CdTe/SiO2 во внешнем постоянном электрическом поле изготовлена серия образцов на основе оптически пассивной целлюлозной пленки, в поры которой были внедрены квантовые точки. Готовый образец представлял собой помещенную между двумя стеклами с прозрачными электродами на основе оксида индия-олова целлюлозную пленку с квантовыми точками. Напряженность постоянного электрического поля, прикладываемого к таким структурам, составила 140 кВ/см. Спектры фотолюминесценции исследуемых наноструктур регистрировались с помощью волоконного ПЗС-спектрометра. Основные результаты. Обнаружено, что увеличение внешнего электрического поля приводит к тушению интенсивности люминесценции, обусловленной как межзонными переходами, так и переходами с участием ловушек. Показано, что при значении напряженности поля 60 кВ/см происходит небольшое увеличение интегральной интенсивности фотолюминесценции. Установлена стабильность колориметрических характеристик сферических наночастиц во внешнем электрическом поле. Обсуждение. Снижение интенсивности свечения квантовых точек во всем спектре объясняется уменьшением интеграла перекрытия между волновыми функциями электрона и дырки под действием электрического поля. В свою очередь, наличие в зависимости интегральной интенсивности люминесценции от величины внешнего электрического поля локального максимума может быть связано с блокировкой процессов захвата ловушками носителей заряда. Продемонстрированное тушение интенсивности люминесценции также согласуется с результатами подобных работ, показавших снижение поглощения квантовых точек во внешних электрических полях. Результаты работы могут быть использованы при создании оптоэлектронных устройств на основе наночастиц CdTe/SiO2.
Ключевые слова: фотолюминесценция, теллурид кадмия, диоксид кремния, квантовые точки, электрическое поле, колориметрия
Благодарности. Авторы выражают благодарность декану Физического факультета Воронежского государственного университета О.В. Овчинникову, а также профессору кафедры Оптики и спектроскопии Воронежского государственного университета М.С. Смирнову за предоставленные коллоидные наночастицы.
Список литературы
Благодарности. Авторы выражают благодарность декану Физического факультета Воронежского государственного университета О.В. Овчинникову, а также профессору кафедры Оптики и спектроскопии Воронежского государственного университета М.С. Смирнову за предоставленные коллоидные наночастицы.
Список литературы
- Ващенко А.А., Витухновский А.Г., Лебедев В.С., Селюков А.С., Васильев Р.Б., Соколикова М.С. Органический светоизлучающий диод на основе плоского слоя полупроводниковых нанопластинок CdSe в качестве эмиттера // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2014. Т. 100. № 2. С. 94–98. https://doi.org/10.7868/S0370274X14140045
- Korolev N.V., Smirnov M.S., Ovchinnikov O.V., Shatskikh T.S. Energy structure and absorption spectra of colloidal CdS nanocrystals in gelatin matrix // Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures. 2015. V. 68. P. 159–163. https://doi.org/10.1016/j.physe.2014.10.042
- Андрюшкин В.В., Драгунова А.С., Комаров С.Д., Надточий А.М., Гладышев А.Г., Бабичев А.В., Уваров А.В., Новиков И.И., Колодезный Е.С., Карачинский Л.Я., Крыжановская Н.В, Неведомский В.Н., Егоров А.Ю., Бугров В.Е. Влияние низких температур и термического отжига на оптические свойства квантовых точек InGaPAs // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2022. Т. 22. № 5. С. 921–928. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2022-22-5-921-928
- Дайбаге Д.С., Амброзевич С.А., Перепелица А.С., Захарчук И.А., Осадченко А.В., Безверхняя Д.М., Авраменко А.И., Селюков А.С. Спектральные и кинетические свойства квантовых точек сульфида серебра во внешнем электрическом поле // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2022. Т. 22. № 6. С. 1098–1103. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2022-22-6-1098-1103
- Овчинников О.В., Смирнов М.С., Шапиро Б.И., Шатских Т.С., Латышев А.Н., Хай М.Ф.Т., Хохлов В.Ю. Спектральные проявления гибридной ассоциации коллоидных квантовых точек CdS с молекулами метиленового голубого // Оптика и спектроскопия. 2013. Т. 115. № 3. С. 389–397. https://doi.org/10.7868/S0030403413090195
- Ahmad A.K., Mohammed A.H., Skaptsov A.A. Luminescence technique for studying the growth of AgInS2 quantum dots // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2022. Т. 22. № 6. С. 1078–1084. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2022-22-6-1078-1084
- Ganeev R.A., Boltaev G.S., Kim V.V., Zhang K., Zvyagin A.I., Smirnov M.S., Ovchinnikov O.V., Redkin P.V., Wöstmann M., Zacharias H., Guo C. Effective high-order harmonic generation from metal sulfide quantum dots // Optics Express. 2018. V. 26. N 26. P. 35013–35025. https://doi.org/10.1364/OE.26.035013
- Derepko V.N., Ovchinnikov O.V., Smirnov M.S., Grevtseva I.G., Kondratenko T.S., Selyukov A.S., Turishchev S.Y. Plasmon-exciton nanostructures, based on CdS quantum dots with exciton and trap state luminescence // Journal of Luminescence. 2022. V. 248. P. 118874. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2022.118874
- Кондратенко Т.С., Гревцева И.Г., Звягин А.И., Овчинников О.В., Смирнов М.С. Люминесцентные и нелинейно-оптические свойства гибридных ассоциатов квантовых точек Ag2S с молекулами тиазиновых красителей // Оптика и спектроскопия. 2018. Т. 124. № 5. С. 640–647. https://doi.org/10.21883/OS.2018.05.45945.310-17
- Norris D.J., Bawendi M.G. Measurement and assignment of the size-dependent optical spectrum in CdSe quantum dots // Physical Review B. 1996. V. 53. N 24. P. 16338–16346. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.53.16338
- Alivisatos A.P. Semiconductor clusters, nanocrystals, and quantum dots // Science. 1996. V. 271. N 5251. P. 933–937. https://doi.org/10.1126/science.271.5251.933
- Burda C., Chen X., Narayanan R., El-Sayed M.A. Chemistry and properties of nanocrystals of different shapes // Chemical Reviews. 2005. V. 105. N 4. P. 1025–1102. https://doi.org/10.1021/cr030063a
- Ganeev R.A., Zvyagin A.I., Ovchinnikov O.V., Smirnov M.S. Peculiarities of the nonlinear optical absorption of Methylene blue and Thionine in different solvents // Dyes and Pigments. 2018. V. 149. P. 236–241. https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2017.09.063
- Manna L., Scher E.C., Alivisatos A.P. Synthesis of soluble and processable rod-, arrow-, teardrop-, and tetrapod-shaped CdSe nanocrystals // Journal of the American Chemical Society. 2000. V. 122. N 51. P. 12700–12706. https://doi.org/10.1021/ja003055
- Ithurria S., Dubertret B. Quasi 2D colloidal CdSe platelets with thicknesses controlled at the atomic level // Journal of the American Chemical Society. 2008. V. 130. N 49. P. 16504–16505. https://doi.org/10.1021/ja807724e
- Селюков А.С., Витухновский А.Г., Лебедев В.С., Ващенко А.А., Васильев Р.Б., Соколикова М.С. Электролюминесценция коллоидных квазидвумерных полупроводниковых наноструктур CdSe в гибридном светоизлучающем диоде // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2015. Т. 147. № 4. С. 687–701. https://doi.org/10.7868/S0044451015040035
- Bouet C., Mahler B., Nadal B., Abecassis B., Tessier M.D., Ithurria S., Xu X., Dubertret B. Two-dimensional growth of CdSe nanocrystals, from nanoplatelets to nanosheets // Chemistry of Materials. 2013. V. 25. N 4. P. 639–645. https://doi.org/10.1021/cm304080q
- Hutter E.M., Bladt E., Goris B., Pietra F., Van Der Bok J.C., Boneschanscher M.P., de Mello Donegá C., Bals S., Vanmaekelbergh D. Conformal and atomic characterization of ultrathin CdSe platelets with a helical shape // Nano Letters. 2014. V. 14. N 11. P. 6257–6262. https://doi.org/10.1021/nl5025744
- Daibagya D.S., Zakharchuk I.A., Osadchenko A.V., Selyukov A.S., Ambrozevich S.A., Skorikov M.L., Vasiliev R.B. Luminescence and colorimetric properties of ultrathin cadmium selenide nanoscrolls // Bulletin of the Lebedev Physics Institute. 2023. V. 50. N 11. P. 510–514. https://doi.org/10.3103/S1068335623110118
- Васильев Р.Б., Соколикова М.С., Витухновский А.Г., Амброзевич С.А., Селюков А.С., Лебедев В.С. Оптика свёрнутых в виде свитков коллоидных квантоворазмерных наноструктур CdSe // Квантовая электроника. 2015. Т. 45. № 9. С. 853–857.
- Corrêa Santos D., Vieira Marques M.F. Blue light polymeric emitters for the development of OLED devices // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 2022. V. 33. N 16. P. 12529–12565. https://doi.org/10.1007/s10854-022-08333-3
- Vashchenko A.A., Osadchenko A.V., Selyukov A.S., Ambrozevich S.A., Zakharchuk I.A., Daibagya D.S., Shliakhtun O., Volodin N.Yu., Cheptsov D.A., Dolotov S.M., Traven V.F. Electroluminescence of coumarin-based dyes // Bulletin of the Lebedev Physics Institute. 2022. V. 49. N 3. P. 74–77. https://doi.org/10.3103/S106833562203006X
- Luo J., Rong X.-F., Ye Y.-Y., Li W.-Z., Wang X.-Q., Wang W. Research progress on triarylmethyl radical-based high-efficiency OLED // Molecules. 2022. V. 27. N 5. P. 1632. https://doi.org/10.3390/molecules27051632
- Ho C.-L., Li H., Wong W.-Y. Red to near-infrared organometallic phosphorescent dyes for OLED applications // Journal of Organometallic Chemistry. 2014. V. 751. P. 261–285. https://doi.org/10.1016/j.jorganchem.2013.09.035
- Осадченко А.В., Ващенко А.А., Захарчук И.А., Дайбаге Д.С., Амброзевич С.А., Володин Н.Ю., Чепцов Д.А., Долотов С.М., Травень В.Ф., Авраменко А.И., Семенова С.Л., Селюков А.С. Органические светоизлучающие диоды с новыми красителями на основе кумарина // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2022. Т. 22. № 6. С. 1112–1118. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2022-22-6-1112-1118
- Chen Z., Nadal B., Mahler B., Aubin H., Dubertret B. Quasi‐2D colloidal semiconductor nanoplatelets for narrow electroluminescence // Advanced Functional Materials. 2014. V. 24. N 3. P. 295–302. https://doi.org/10.1002/adfm.201301711
- Vitukhnovsky A.G., Lebedev V.S., Selyukov A.S., Vashchenko A.A., Vasiliev R.B., Sokolikova M.S. Electroluminescence from colloidal semiconductor CdSe nanoplatelets in hybrid organic–inorganic light emitting diode // Chemical Physics Letters. 2015. V. 619. P. 185–188. https://doi.org/10.1016/j.cplett.2014.12.002
- Fan F., Kanjanaboos P., Saravanapavanantham M., Beauregard E., Ingram G., Yassitepe E., Adachi M., Voznyy O., Johnston A., Walters G., Kim G., Lu Z., Sargent E.H. Colloidal CdSe1–xSx nanoplatelets with narrow and continuously-tunable electroluminescence // Nano Letters. 2015. V. 15. N 7. P. 4611–4615. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5b01233
- Grim J.Q., Christodoulou S., Di Stasio F., Krahne R., Cingolani R., Manna L., Moreels I. Continuous-wave biexciton lasing at room temperature using solution-processed quantum wells // Nature Nanotechnology. 2014. V. 9. N 11. P. 891–895. https://doi.org/10.1038/nnano.2014.213
- Guzelturk B., Kelestemur Y., Olutas M., Delikanli S., Demir H.V. Amplified spontaneous emission and lasing in colloidal nanoplatelets // ACS Nano. 2014. V. 8. N 7. P. 6599–6605. https://doi.org/10.1021/nn5022296
- Lhuillier E., Dayen J.F., Thomas D.O., Robin A., Doudin B., Dubertret B. Nanoplatelets bridging a nanotrench: a new architecture for photodetectors with increased sensitivity // Nano Letters. 2015. V. 15. N 3. P. 1736–1742. https://doi.org/10.1021/nl504414g
- Hohng S., Ha T. Near-complete suppression of quantum dot blinking in ambient conditions // Journal of the American Chemical Society. 2004. V. 126. N 5. P. 1324–1325. https://doi.org/10.1021/ja039686w
- Shim H.S., Ko M., Nam S., Oh J.H., Jeong S., Yang Y., Park S.M., Do Y.R., Song J.K. InP/ZnSeS/ZnS quantum dots with high quantum yield and color purity for display devices // ACS Applied Nano Materials. 2023. V. 6. N 2. P. 1285–1294. https://doi.org/10.1021/acsanm.2c04936
- Dabbousi B.O., Rodriguez-Viejo J., Mikulec F.V., Heine J.R., Mattoussi H., Ober R., Jensen K.F., Bawendi M.G. (CdSe)ZnS core−shell quantum dots: synthesis and characterization of a size series of highly luminescent nanocrystallites // The Journal of Physical Chemistry B. 1997. V. 101. N 46. P. 9463–9475. https://doi.org/10.1021/jp971091y
- Ovchinnikov O., Aslanov S., Smirnov M., Perepelitsa A., Kondratenko T., Selyukov A., Grevtseva I. Colloidal Ag2S/SiO2 core/shell quantum dots with IR luminescence // Optical Materials Express. 2021. V. 11. N 1. P. 89–104. https://doi.org/10.1364/OME.411432
- Malashin I.P., Daibagya D.S., Tynchenko V.S., Nelyub V.A., Borodulin A.S., Gantimurov A.P., Ambrozevich S.A., Selyukov A.S. ML-based forecasting of temporal dynamics in luminescence spectra of Ag2S colloidal quantum dots // IEEE Access. 2024. V. 12. P. 53320−53334. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2024.3387024
- Achtstein A.W., Schliwa A., Prudnikau A., Hardzei M., Artemyev M.V., Thomsen C., Woggon U. Electronic structure and exciton–phonon interaction in two-dimensional colloidal CdSe nanosheets // Nano Letters. 2012. V. 12. N 6. P. 3151−3157. https://doi.org/10.1021/nl301071n
- Wuister S.F., de Mello Donegá C., Meijerink A. Luminescence temperature antiquenching of water-soluble CdTe quantum dots: role of the solvent // Journal of the American Chemical Society. 2004. V. 126. N 33. P. 10397−10402. https://doi.org/10.1021/ja048222a
- Bozyigit D., Yarema O., Wood V. Origins of low quantum efficiencies in quantum dot LEDs // Advanced Functional Materials. 2013. V. 23. N 24. P. 3024−3029. https://doi.org/10.1002/adfm.201203191
- Гуринович Л.И., Лютич А.А., Ступак А.П., Прислопский С.Я., Русаков Е.К., Артемьев М.В., Гапоненко С.В., Демир Х.В. Люминесценция квантово-размерных нанокристаллов и наностержней селенида кадмия во внешнем электрическом поле // Физика и техника полупроводников. 2009. Т. 43. № 8. С. 1045−1053.
- Wang Z., Huang Z., Liu G., Cai B., Zhang S., Wang Y. In‐situ and reversible enhancement of photoluminescence from CsPbBr3 nanoplatelets by electrical bias // Advanced Optical Materials. 2021. V. 9. N 15. P. 2100346. https://doi.org/10.1002/adom.202100346
- Гуляев Д.В., Журавлев К.С. Механизм воздействия электрического поля поверхностной акустической волны на кинетику низкотемпературной фотолюминесценции сверхрешеток второго рода GaAs/AlAs // Физика и техника полупроводников. 2007. Т. 41. № 2. С. 211−216.
- Дайбаге Д.С., Амброзевич С.А., Перепелица А.С., Захарчук И.А., Сминов М.С., Овчинников О.В., Асланов С.В., Осадченко А.В., Селюков А.С. Влияние электрического поля на рекомбинационную люминесценцию коллоидных квантовых точек сульфида серебра // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2023. № 3(108). С. 100–117. https://doi.org/10.18698/1812-3368-2023-3-100-117
- Badawi A., Al-Hosiny N., Abdallah S., Negm S., Talaat H. Tuning photocurrent response through size control of CdTe quantum dots sensitized solar cells // Solar Energy. 2013. V. 88. P. 137−143. https://doi.org/10.1016/j.solener.2012.11.005
- Wu S., Xia W. Exciton polarizability and absorption spectra in CdSe/ZnS nanocrystal quantum dots in electric fields // Journal of Applied Physics. 2013. V. 114. N 4. P. 043709. https://doi.org/10.1063/1.4816559
- Rabouw F.T., Van Der Bok J.C., Spinicelli P., Mahler B., Nasilowski M., Pedetti S., Dubertret B., Vanmaekelbergh D. Temporary charge carrier separation dominates the photoluminescence decay dynamics of colloidal CdSe nanoplatelets // Nano Letters. 2016. V. 16. N 3. P. 2047−2053. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.6b00053
- Rabouw F.T., Kamp M., van Dijk-Moes R.J., Gamelin D.R., Koenderink A.F., Meijerink A., Vanmaekelbergh D. Delayed exciton emission and its relation to blinking in CdSe quantum dots // Nano Letters. 2015. V. 15. N 11. P. 7718−7725. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5b03818
- McCamy C.S. Correlated color temperature as an explicit function of chromaticity coordinates // Color Research & Application. 1992. V. 17. N 2. P. 142−144. https://doi.org/10.1002/col.5080170211
- Дайбаге Д.С. Спектральные и кинетические характеристики свернутых в виде свитков ультратонких нанопластин селенида кадмия // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2023. Т. 23. № 5. C. 920–926. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2023-23-5-920-926
- Жбанова В.Л. Система цветоделения на основе цветового треугольника для колориметрических исследований в микроскопии // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2023. Т. 23. № 2. С. 236–244. https://doi.org/10.17586/2226-1494-2023-23-2-236-244
- Miller D.A.B., Chemla D.S., Damen T.C., Gossard A.C., Wiegmann W., Wood T.H., Burrus C.A. Electric field dependence of optical absorption near the band gap of quantum-well structures // Physical Review B. 1985. V. 32. N 2. P. 1043–1060. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.32.1043
- Xie Y., Cui Y., Zhang L., Yang M. Effect of electron–hole separation on the spectral diffusion of small-sized CdSe quantum dots under an external electric field // The Journal of Physical Chemistry C. 2023. V. 127. N 5. P. 2603−2611. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.2c07402
- Achtstein A.W., Prudnikau A.V., Ermolenko M.V., Gurinovich L.I., Gaponenko S.V., Woggon U., Baranov A.V., Leonov M.Y., Rukhlenko I.D., Fedorov A.V., Artemyev M.V. Electroabsorption by 0D, 1D, and 2D nanocrystals: A comparative study of CdSe colloidal quantum dots, nanorods, and nanoplatelets // ACS Nano. 2014. V. 8. N 8. P. 7678−7686. https://doi.org/10.1021/nn503745u