Безызлучательный перенос энергии фотовозбуждений в системах нанокристаллов на основе халькогенидов свинца

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Полупроводниковые квантовые точки и эффект конфайнмента
1.2 Нанокристаллы для инфракрасного диапазона
1.3 Особенности энергетической структуры нанокристаллов сульфида свинца
1.4 Применение нанокристаллов сульфида свинца
1.4.1 Оптоэлектронные устройства
1.4.2 Солнечные элементы
1.4.3 Биология и медицина
1.4.4 Нелинейно-оптические устройства
1.5 Безызлучательный перенос энергии фотовозбуждений
1.6 Структуры, состоящие из упорядоченных нанокристаллов
1.7 Выводы по Главе
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Введение
2.2 Экспериментальные методы исследования систем нанокристаллов халькогенидов свинца
2.2.1 Абсорбционная спектроскопия
2.2.2 Техника малоуглового рентгеновского рассеяния
2.2.3 Фотолюминесцентная спектроскопия
2.3 Создание систем нанокристаллов сульфида свинца
2.3.1 Метод создания систем нанокристаллов сульфида свинца
2.3.2 Стабильность оптических свойств нанокристаллов
2.4 Выводы по Главе
ГЛАВА 3. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА НАНОКРИСТАЛЛОВ PBS, ВНЕДРЕННЫХ В ПОРИСТУЮ МАТРИЦУ
3.1 Введение
3.2 Детали эксперимента
3.3 Исследование спектров поглощения и фотолюминесценции
3.3.1 Спектры фотолюминесценции нанокристаллов наибольшего размера
3.3.2 Спектры фотолюминесценции нанокристаллов наименьшего размера53
3.3.3 Спектры фотолюминесценции нанокристаллов среднего размера
3.4 Кинетика фотолюминесценции нанокристаллов разного размера
3.5 Температурная зависимость времен затухания фотолюминесценции нанокристаллов
3.6 Выводы по Главе
ГЛАВА 4. ПЕРЕНОС ЭНЕРГИИ ФОТОВОЗБУЖДЕНИЙ ВНУТРИ КВАЗИ-МОНОДИСПЕРСНОГО АНСАМБЛЯ НАНОКРИСТАЛЛОВ PBS
4.1 Введение
4.2 Детали эксперимента
4.3 Поглощение и фотолюминесценция в квази-монодисперсных ансамблях нанокристаллов
4.4 Эффективность переноса энергии в квази-монодисперсных ансамблях нанокристаллов
4.5 Образование упорядоченных структур из нанокристаллов сульфида свинца в пористой матрице
4.6 Выводы по Главе
ГЛАВА 5. ПЕРЕНОС ЭНЕРГИИ ФОТОВОЗБУЖДЕНИЙ МЕЖДУ НАНОКРИСТАЛЛАМИ PBS РАЗНОГО РАЗМЕРА
5.1 Введение
5.2 Детали эксперимента
5.3 Спектры фотолюминесценции нанокристаллов разного размера
5.4 Времена затухания фотолюминесценции
5.5 Выводы по Главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Исследования полупроводниковых нанокристаллов для ближней ИКобласти спектра, результаты которых приведены в диссертационной работе,относятся к актуальной области нанотехнологий и соответствуют приоритетномунаправлению развития науки, технологий и техники в Российской Федерации«Индустрия наносистем». На сегодняшний день полупроводниковыенанокристаллы (НК), благодаря их уникальным физическим свойствам ивозможности их контролируемого изменения, являются одним из наиболееперспективных наноразмерных объектов для создания на их основе новейшихустройств и приборов. В частности, нанокристаллы халькогенидов свинцастановятся новой платформой для создания высокоэффективных устройств длянанофотоники, солнечных элементов, приемников и источников ближнего ИК-излучения.В большинстве реальных устройств используются слои НК с высокойплотностью упаковки. В таких структурах эффективно протекают процессыпереноса энергии и заряда, которые могут приводить к существеннымизменениям оптических свойств НК и эффективности устройств на их основе.Поэтому актуальной задачей является исследование формирования системплотноупакованных полупроводниковых НК и динамики их оптических свойств.Известно, что полупроводниковые НК халькогенидов свинца обладают сложнойэнергетической структурой. Низкоэнергетическая электронная структура вомного определяет оптические свойства нанокристаллов и существенно влияет напроцессы переноса энергии и заряда. Поэтому актуальной является задачаисследования энергетической структуры НК халькогенидов свинца и ее влиянияна процессы безызлучательного переноса энергии фотовозбуждений.Исследования, выполненные в рамках диссертационной работы, направленына выяснение особенностей процесса безызлучательного переноса энергиифотовозбуждения в ансамблях НК халькогенидов свинца и являются актуальнымидля создания новых источников и приемников ИК-излучения, для созданияустройств ИК-нанофотоники на основе полупроводниковых НК и повышенияэффективности нового поколения солнечных батарей.В работе использованы методы оптической абсорбционной ифотолюминесцентной спектроскопии, а также техника малоугловогорентгеновского рассеяния. Методы оптической спектроскопии наиболее широкоиспользуются для анализа полупроводниковых наноструктур, позволяя получитьинформацию об их размере, энергетической структуре, оптических свойствахнаноструктур. Техника спектрально – и время-разрешенной фотолюминесцентнойспектроскопии является наиболее подходящей для изучения процессабезызлучательного переноса энергии фотовозбдуждений.
Цели и задачи диссертационной работыЦелью диссертационной работы являлось исследование процессабезызлучательного переноса энергии фоовозбуждений в ансамблях НК сульфидасвинца (PbS) с высокой плотностью упаковки, а также установление влиянияэнергетической структуры НК на особенности процесса переноса энергии.
Для достижения этой цели в ходе выполнения диссертационной работырешались следующие задачи:
– развить техническую базу для экспериментального исследованияспектральных и кинетических параметров фотолюминесценциинаноструктур в ближнем ИК диапазоне (0.7-2.0 мкм);