Влияние примесей и молекулярного окружения на оптические свойства квантовых точек селенида кадмия (1102604)
Текст из файла
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТим. М. В. ЛОМОНОСОВАФизический факультетНа правах рукописиЦеликов Глеб ИгоревичВЛИЯНИЕ ПРИМЕСЕЙ И МОЛЕКУЛЯРНОГО ОКРУЖЕНИЯ НАОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КВАНТОВЫХ ТОЧЕК СЕЛЕНИДА КАДМИЯСпециальность 01.04.10Физика полупроводниковАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМосква – 20131Работа выполнена на кафедре общей физики и молекулярной электроникифизического факультета Московского Государственного Университета им. М.В.
ЛомоносоваНаучный руководитель:доктор физико-математических наук,профессор,Тимошенко Виктор ЮрьевичОфициальные оппоненты:доктор физико-математических наук,профессор,Днепровский Владимир Самсоновичкандидат физико-математических наук,Лясковский Владимир ЛеонидовичВедущая организация:Санкт-Петербургский национальныйисследовательский университетинформационных технологий, механики иоптикиЗащита состоится 20 июня 2013 г. в 1500 часов на заседании Диссертационногосовета Д 501.001.70 при МГУ им. М. В. Ломоносова по адресу: 119991, г.Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 35, конференц-зал Центра коллективногопользования физического факультета МГУ им.
М. В. ЛомоносоваС диссертацией можно ознакомиться в Фундаментальной Библиотеке МГУим. М. В. Ломоносова.Автореферат разослан 20 мая 2013 г.Отзывы и замечания по автореферату в двух экземплярах, заверенныепечатью, просьба высылать по вышеуказанному адресу на имя ученогосекретаря диссертационного совета.Ученый секретарьДиссертационного совета Д 501.001.70,доктор физико-математических наук,профессор2Г. С. ПлотниковОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальностьработыобусловленаширокимивозможностямииспользования квантовых точек (КТ) селенида кадмия для создания новыхустройств, приборов и технологий фотоники, молекулярной электроники ибиомедицины. При этом используется свойство КТ обладать эффективнойфотолюминесценцией (ФЛ) в видимом и ближнем инфракрасном диапазонеспектра.
Известно, что положение полосы и интенсивность ФЛ зависят отразмераКТиихповерхностногопокрытия.ПосколькуКТмогутвзаимодействовать с окружающей средой, будь то жидкий раствор илитвердотельная матрица, встает задача исследования влияния молекулярногоокружения на их оптические свойства.До сих пор свойства квантовых точек селенида кадмия в твердотельнойматрице изучены не полностью.
Особый интерес представляет исследованиесвойствквантовыхточек,иммобилизованныхвпространственноупорядоченных наноструктурах. Таким системам может быть найденоперспективное применение в оптоэлектронных устройствах, в частности, вкачестве активных сред для лазеров. Основное достоинство лазеров наквантовых точках состоит в высокой температурной стабильности [1].Перспективнойматрицей,демонстрирующейпространственнуюупорядоченность, является жидкокристаллическая (ЖК) полимерная матрица.ЖК полимеры – это высокомолекулярные соединения, способные приопределенных условиях (температуре, давлении, концентрации в растворе)переходить в ЖК состояние [2]. ЖК состояние полимеров являетсяравновесным фазовым состоянием, занимающим промежуточное положениемежду аморфным и кристаллическим состоянием, поэтому его также частоназывают мезоморфным или мезофазой.
Характерной особенностью мезофазыявляется наличие ориентационного порядка в расположении макромолекул ианизотропии физических свойств при отсутствии внешних воздействий. Приизученииоптическихсвойствквантовых3точекселенидакадмия,иммобилизованных в ЖК полимерной матрице, важно понять, какую рольиграет степень упорядочения матрицы и её тип (смектик, нематик илихолестерик).Хорошоизвестно,чтовнедрениепримесейилидефектоввполупроводник приводит к изменению его оптических, люминесцентных,магнитных и других физических свойств. Быстрое развитие нанотехнологий, вчастности, новых методов синтеза материалов, привлекает внимание кспектральнымилюминесцентнымсвойствамнаноматериалов[3].Легирование позволяет в значительной степени варьировать оптическиесвойства наноразмерных материалов. Например, введение меди приводит ктушениюэкситоннойлюминесценцииивозникновениюинтенсивнойлюминесценции в ближнем ИК-диапазоне 700-900 нм – диапазоне наибольшейпрозрачности тканей [4].
Такие исследования актуальны в связи сбиомедицинскими примененииями квантовых точек. В частности, высокийквантовый выход позволяет использовать квантовые точки в качествестабильных и высококонтрастных биометок.Другойважнойобластьюлегированияполупроводниковыхнанокристаллов является создание новых светоизлучающих устройств. В товремя как, люминесцентные свойства нелегированных квантовых точекдостаточнохорошоизучены,легированиеквантовыхточекатомамипереходных и редкоземельных металлов дает возможность существеннорасширить спектральные границы их фотолюминесценции при сохранениивысокого квантового выхода свечения [5].Эрбий находит широкое применение из-за своих оптических свойств –переход в ионе эрбия происходит на длине волны 1,5 мкм, что соответствуетминимуму поглощения в оптоволоконных системах передачи информации.Интенсивность люминесценции иона эрбия мала из-за запрещенных f-fпереходов в ионе. Помещение иона в сильно поглощающую среду, котораяэффективно передает энергию эрбию, может позволить значительно увеличитьинтенсивность люминесценции.
Все это делает легированные квантовые точки4перспективными объектами для оптической диагностики в биосистемах, атакже для других фотонных применений.Целью настоящей работы является исследование влияния примесей медии эрбия и свойств диэлектрической матрицы на оптические свойстваквантовыхточекселенидакадмияметодамиспектроскопиифотолюминесценции и спектроскопии дифференциального пропускания свременным разрешением.В работе были поставлены следующие задачи:1. Исследовать зависимость спектра, интенсивности и времен жизни ФЛквантовых точек селенида кадмия от введения примеси меди.2. Изучить зависимость спектра, интенсивности и времен жизни ФЛквантовых точек селенида кадмия от введения примеси эрбия.3. Исследовать влияние ЖК полимерной матрицы различного вида нафотолюминесцентные свойства внедренных в неё квантовых точек селенидакадмия с варьируемой концентрацией.4.
Изучить влияние примеси эрбия и ЖК полимерной матрицы нафотоиндуцированное просветление в квантовых точках селенида кадмия.Для решения поставленных задач был применен комплекс различныхметодов исследования, включающих измерение спектров и кинетик ФЛ,спектров поглощения, спектров пропускания, просвечивающую электроннуюмикроскопию(ПЭМ),спектроскопиюдифференциальногооптическогопропускания пробного излучения в условиях интенсивной оптическойнакачки.Достоверностьполученныхрезультатовобеспеченадетальнымрассмотрением физических явлений и процессов, определяющих линейные инелинейные оптические свойства КТ CdSe.5На защиту выносятся следующие основные результаты и положения:1. Вывод о немонотонной зависимости положения экситонной полосыфотолюминесценции квантовых точек CdSe от энергии квантоввозбуждающего света.2.
Новые результаты по измерению времен жизни фотолюминесценцииквантовыхточекдемонстрирующиеселенидакадмия,неэкспоненциальныйлегированныххарактеркривоймедью,спадаинтенсивности фотолюминесценции, связанной с присутствием примесимеди в квантовых точках.3. Выводорасщепленииэкситонныхполоспоглощенияифотолюминесценции в квантовых точках CdSe после введении примесиэрбия.4. Выводомногократномростевеличиныфотоиндуцированногопросветления в области экситонной полосы для квантовых точек CdSeпосле легирования эрбием, а также для квантовых точек CdSe после ихиммобилизации в жидкокристаллических полимерных матрицах типасмектика.Практическая ценность работы состоит в детальном исследованииновыхсистемдляустройствфотоники.Так,обнаруженныйвнанокомпозитных системах на основе смектических ЖК полимерных матрици квантовых точек CdSe сильный эффект фотоиндуцированного просветленияделает такие системы перспективными для получения лазерной генерации,свойствами которой можно управлять внешними электрическими полями.Научная новизна работы состоит в следующем:1.Впервыеустановлено,чтоположениемаксимумаспектрафотолюминесценции квантовых точек CdSe немонотонно зависит от энергииквантов возбуждающего света в диапазоне 2.41-3.68 эВ.2.
Обнаружено, что введение эрбия в структуру квантовых точек CdSeприводит к расщеплению их экситонного состояния, что проявляется как вспекрах ФЛ, так и в спектрах оптического поглощения.63.Впервыеобнаруженмногократныйрост(4-5раз)величиныфотоиндуцированного просветления в области экситонной полосы дляквантовых точек в ЖК матрице и для квантовых точек Cd(Er)Se по сравнениюс коллоидными квантовыми точками CdSe.Личный вклад. В диссертационной работе обобщены результатыисследований линейных и нелинейных оптических свойств квантовых точекселенида кадмия, модифицированных примесями металлов или внедренных вполимерную жидкокристаллическую матрицу, выполненных диссертантомсамостоятельно и в соавторстве. Личный вклад автора заключается вреализации цели и задач работы, проведении экспериментальных работ,анализе и обобщении полученных результатов.Апробация результатов работы.Материалы, вошедшие в диссертацию, опубликованы в 11 работах, изкоторых 4 статьи в научных журналах и сборниках и 7 тезисов в сборникахдокладов и трудов конференций.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
