ENG
РУС
Поиск
Меню
О журнале
Политика открытого доступа
Редакционная коллегия
Редакционная политика
Редакционная этика
Правила рецензирования статей
Требования к оформлению статей
Формы представляемых документов
Рекомендации по оформлению ссылок на наш журнал
Редакция
Информация для подписчиков
Аннотации номера
Список авторов
Выпуски
Лицензионное соглашение
Порядок работы с персональными данными
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

Дайбаге Д.С., Амброзевич С.А., Захарчук И.А., Осадченко А.В., Селюков А.С.


Читать статью полностью 
Язык статьи - русский

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
  1. 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
  2. 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
  3. 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
  4. 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
  5. 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
  6. 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
  7. 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
  8. 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
  9. 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
  10. 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
  11. 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
  12. 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
  13. 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
  14. 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
  15. 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
  16. 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
  17. 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
  18. 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
  19. 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
  20. 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. 
  21. 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
  22. 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
  23. 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
  24. 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
  25. 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
  26. 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
  27. 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
  28. 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
  29. 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
  30. 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
  31. 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
  32. 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
  33. 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
  34. 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
  35. 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
  36. 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
  37. 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
  38. 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
  39. 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
  40. 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.
  41. 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
  42. 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.
  43. 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
  44. 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
  45. 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
  46. 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
  47. 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
  48. 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
  49. 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
  50. 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
  51. 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
  52. 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
  53. 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


Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License
Информация 2001-2024 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика