Хімія, фізика та технологія поверхні, 2015, 6 (4), 489-497.

Вплив локального електричного поля на фотолюмінесценцію нанокристалів CdS на поверхні окиснених структур макропористого кремнію



DOI: https://doi.org/10.15407/hftp06.04.489

L. Karachevtseva, S. Kuchmii, O. Lytvynenko, K. Parshyn, O. Sapelnikova, O. Stroyuk, Wang Bo

Анотація


Для підсилення фотолюмінесценції наночастинок CdS завдяки зменшенню безвипромінювальної рекомбінації електронів за межами шару наночастинок запропоновані окиснені структури макропористого кремнію з нанокристалами CdS на поверхні макропор. Встановлено, що резонансне розсіяння електронів на межі Si–SiO2 для зразків з низькою концентрацією Si–O–Si станів в оксиді трансформується в розсіяння електронів на іонізованих поверхневих станах для зразків з високою концентрацією Si–O–Si в структурованому оксиді. Максимальна інтенсивність фотолюмінесценції наночастинок CdS була виміряна для структур з максимальною напруженістю електричного поля на межі кремнієвої матриці з структурованим оксидом. Це свідчить про суттєве зменшення безвипромінювальної рекомбінації електронів, генерованих на нанокристалах CdS, завдяки зустрічному потоку електронів з кремнієвої матриці в напрямку шару нанокристалів. У таких структурах у результаті випаровування молекул води квантовий вихід фотолюмінесценції з часом збільшується.

Ключові слова


локальне електричне поле; нанокристали CdS; фотолюмінесценція; окиснений макропористий кремній

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


1. Raevskaya A.E., Stroyuk A.I., Kuchmii S.Ya. Optical characteristics of colloidal nanoparticles CdS stabilized with sodium polyphosphate and their behavior during pulse photoexcitation. Theor. Exp. Chem. 2003. 39(3): 158. https://doi.org/10.1023/A:1024933023783 

2. Chistyakov A.A., Martynov I.L., Mochalov K.E., Oleinikov V.A., Sizova S.V., Ustinovich E.A., Zakharchenko K.V. Interaction of CdSe/ZnS Core–Shell Semiconductor Nanocrystals in Solid Thin Films. Laser Physics. 2006. 16(12): 1625. https://doi.org/10.1134/S1054660X06120061 

3. Birner A. Wehrspohn R.B., Gösele U.M. Busch K. Silicon-Based Photonic Crystals. Adv. Mater. 2001. 13(6): 377. https://doi.org/10.1002/1521-4095(200103)13:6<377::AID-ADMA377>3.0.CO;2-X 

4. Karachevtseva L.A. Two-dimensional photonic crystals as perspective materials of modern nanoelectronics. Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics. 2005. 7(4): 430.

5. Glushko A., Karachevtseva L. Photonic band structure in oxidized macroporous silicon. Opto-Electronics Review. 2006. 4(3): 201. https://doi.org/10.2478/s11772-006-0026-9 

6. Karachevtseva L., Onyshchenko V. Sachenko A. Photocarrier transport in 2D macroporous silicon structures. Opto-Electronics Review. 2010. 18(4): 394. https://doi.org/10.2478/s11772-010-0042-7 

7. Cullis A.G., Canham L.T., Calcott P.D.J. The structural and luminescence properties of porous silicon. J. Appl. Phys. 1997. 82(3): 909. https://doi.org/10.1063/1.366536 

8. Nickel N.H., Mei P., Boyce J.B. On the nature of the defect passivation in polycrystalline silicon by hydrogen and oxygen plasma treatments. IEEE Trans. Electron Devices. 1995. 42(8): 1559. https://doi.org/10.1109/16.398672 

9. Harrick N.J. Internal Reflection Spectroscopy. (New York/London/Sydney: Interscience Publishers, 1967).

10. Vinogradov E.A. Semiconductor microcavity polaritons. Physics-Uspekhi. 2002. 45(12): 1213 [in Russian]. https://doi.org/10.1070/PU2002v045n12ABEH001189 

11. Priox F., Balkanski M. Infrared Measurements on CdS Thin Films Deposited on Aluminium. Phys. Stat. Sol. 1969. 32(1): 119. https://doi.org/10.1002/pssb.19690320114 

12. Vinogradov E.A., Zhizhin G.N., Yakovlev V.A. Resonance between dipole oscillations of atoms and interference modes in crystalline films. Sov. Phys. JETP. 1979. 50(3): 486 [in Russian].

13. Karachevtseva L.A., Ivanov V.I., Lytvynenko O.O., Parshin K.A., Stronska, O.J. The impurity Franz-Keldysh effect in 2D photonic macroporous silicon structures. Appl. Surf. Sci. 2008. 255(5): 3328. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2008.09.038 

14. Karachevtseva L.A., Kuchmii S.Ya., Konin K.P., Lytvynenko O.O., Stroyuk A.L. Room temperature Wannier–Stark effect in 2D macroporous silicon structures with nanocoatings. Chemistry, Physics and Technology of Surface. 2011. 2(2): 105.

15. Karachevtseva L., Kuchmii S., Lytvynenko O., Sizov F., Stronska O., Stroyuk A. Oscillations of light absorption in 2D macroporous silicon structures with surface nanocoatings. Appl. Surf. Sci. 2010. 257(8): 3331 . https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2010.11.016 

16, Seraphin B.O., Bottka N. Band-Structure Analysis from Electro-Reflectance Studies. Phys. Rev. 1966. 145: 628. https://doi.org/10.1103/PhysRev.145.628 

17. Enderlein R. The Influence of Collisions on Franz-Keldysh Effect. Phys. Stat. Sol. 1967. 20: 295. https://doi.org/10.1002/pssb.19670200128 

18. Vodopyanov L.K., Vinogradov E.A., Kolotkov V.V., Mityagin Yu.A. Optical properties of cadmium telluride in the far-IR. Sov. Phys. Solid State. 1974. 16(5): 1419 [in Russian].

19. Chestnoy N., Harris T.D., Hull R., Brus L.E. Luminescence and Photophysics of Cadmium Sulfide Semiconductor Clusters: The Nature of the Emitting Electronic State. J. Phys. Chem. 1986. 90(15): 3393. https://doi.org/10.1021/j100406a018 

20. Pokhodenko V.D., Kuchmii S.Ya., Korzhak A.V., Kryukov A.I. Photochemical behavior of nanoparticles of cadmium sulfide in the presence of a reducing agent. Theor. Exp. Chem. 1996. 32(2): 88. https://doi.org/10.1007/BF01373092 




DOI: https://doi.org/10.15407/hftp06.04.489

Copyright (©) 2015 L. Karachevtseva, S. Kuchmii, O. Lytvynenko, K. Parshyn, O. Sapelnikova, O. Stroyuk, Wang Bo