Дипломная работа на тему: Люминесцентные свойства сульфида кадмия. Эффект размерного квантования в полупроводниках

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.

Оглавление

- Введение 3

- Люминесцентные свойства сульфида кадмия

- Эффект размерного квантования в полупроводниках

- Методы получения и оптические свойства наночастиц сульфида кадмия

- Люминесценция нанокристаллов сульфида кадмия, внедренных в полимер

- Влияние внешних факторов на люминесценцию

- нанокристаллов соединений А2В6

- Экспериментальное исследование люминесценции нанокристаллов cds, выращенных в желатине

- Методика эксперимента

- Люминесцентные характеристики нанокристаллов CdS

- Эволюция спектров люминесценции нанокристаллов CdS в процессе их старения

- Влияние обработок на спектр люминесценции нанокристаллов CdS

- Обсуждение результатов

- Выводы 47

- Литература 48

Заключение

На основе результатов проведеной работы можно сделать следующие выводы:

1. Люминесценция нанокристаллов сульфида кадмия обусловлена излучательной рекомбинацией на глубоких центрах свечения двух типов, которые ответственны за полосы с О"max=520нм (природа этого центра свечения связана с собственным дефектом-Cdi) и с О"max=720нм (природа этого центра свечения связана с ассоциативным комплексом - (VCd-VS)).

2. Обнаружено влияние времени хранения нанокристаллов CdS в желатине на спектры их люминесценции.

3. Показано, что эволюция спектров люминесценции связана с влиянием адсорбции молекул воды на поверхность нанокристаллов.

4. Перераспределение интенсивностей полос люминесценции является обратимым процессом.

Список литературы

1. Екимов А.И., Онущенко А.А. Оптические свойства полупроводниковых микрокристаллов. // Письма в ЖЭТФ.-1994.-Т.40,№8.-С.337-340.

2. Ekimov А.I., Efros ALL., Onushchenko А.А. 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 оf photoluminescence in CdS nanocrystals prepared by sol-gel method // Journal оf Luminescence.-1996.-V.67,№66.-Р.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. Р.J. Carson, R.а.Estabrook, G.F. Strouse, S.К. Buratto. Photo-Activated Luminescence оf CdSe Quantum Dot Monolayers// J. Phys. Chem. В 2000, 104, 12137-12142.

13. Greenham N.С., Samuel I.D.W., Hayes G.R., Phillips R.Т., Kessener Y.А.R.R., Moratti S.С., Holmes А.В., Friend R.Н. Chem. Phys. Lett. 1995,241,89.

14. Nirmal М., Dabbousi В.О., Bawendi М.G., Macklin J.J., Trautman J.К., Harris Т.D., Brus I.Е., 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. -Т.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.