Диссертация (1104148), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Это приводит к насыщениюпоглощения, то есть к уменьшению поглощения света, при котором часть излучения проходитбез поглощения. Этот эффект уже был обнаружен и описан в данной работе в п. 3.2.4. Такоеуменьшениепоглощениявозбуждающегоизлучениябудетозначатьиуменьшениепоглощенной энергии в слое вещества, и уменьшение числа образованных электроннодырочных пар, а, значит, и дальнейшее уменьшение их излучательной рекомбинации, то естьфотолюминесценции. Вероятно, этот эффект может быть доминирующим для объяснения хода99зависимости фотолюминесценции от координаты на графике, изображенном на рис. 3.11, где вначале трека наблюдается примерно постоянное значение интенсивности фотолюминесценции.2.При высоких уровнях возбуждения к фотолюминесценции в результатеизлучательной рекомбинации может подключаться безызлучательный процесс рекомбинации Оже-рекомбинация, снижающая долю образовавшихся экситонов, приходящихся на излучениефотонов.
Стоит напомнить, что, как подробно описывалось в п. 1.2.2, безызлучательная Ожерекомбинация является процессом многочастичным, квадратично зависящим от интенсивностивозбуждения, а значит происходящим в отдельных квантовых точках только при высокихуровнях возбуждения. Оценочное значение плотности поглощенных фотонов, приведенноевыше, достаточно для возбуждения нескольких электронно-дырочных пар (экситонов) внекоторой части квантовых точек исследуемого коллоидного раствора. В оставшейся частиквантовых точек возбуждение экситонов может как не происходить, так и происходитьвозбуждение только одного экситона на квантовую точку. Таким образом, эффективная Ожерекомбинация от полного ансамбля квантовых точек коллоидного раствора становится болееинтенсивной. Соответственно, увеличение числа электронно-дырочных пар, рекомбинирующихбезызлучательно,приводитк снижению их количества,идущих на излучательнуюрекомбинацию.
То есть к сильному снижению интенсивности фотолюминесценции в началетрека - на части I рис. 3.12.3.Зарядово-индуцированный Штарк-эффект, описанный в данной работе в п.1.2.3.2, в коллоидных квантовых точках может приводить к красному сдвигу экситонныхпереходов. Такой сдвиг спектров поглощения, опять же, приводит к тому, что возбуждениеперестает производиться в резонанс, что означает уменьшение поглощения коллоидногораствора квантовых точек CdSe/ZnS на длине волны возбуждающего излучения.
Далее этоуменьшение поглощения, обусловленное Штарк-эффектом, будет иметь точно такой жеследствие, как и насыщение поглощения, описанное выше. То есть будет уменьшатьинтенсивность последующей фотолюминесценции.Расчетная зависимость для выделенной части I рис. 3.12 показана пунктирной линией.По всем вышеописанным причинам она не может быть использована для определениякоэффициента двухфотонного поглощения в квантовых точках CdSe/ZnS.1003.3.3.3. Расчет коэффициента двухфотонного поглощения коллоидных квантовыхточек CdSe/ZnS из треков фотолюминесценцииДлячастиIIтрекафотолюминесценции (рис.
3.12)вследствиезначительногопоглощения первоначального падающего лазерного излучение входная интенсивность светастановится меньше, число фотонов на одну квантовую точку уменьшается, становясь меньшеединицы.Такимбезызлучательнойобразом,прекращаетсярекомбинации,влияниеявляющейсякакпроцессомэффектанасыщения,многочастичным,атакипотомупроисходящим только при высоких уровнях возбуждения. Захват носителей зарядов наповерхность и наведенное ими электрическое поле так же перестает вносить вклад и такимобразом сдвига спектра поглощения из-за Штарк-эффекта не происходит. Все это говорит отом, что по части II трека фотолюминесценции определение коэффициента двухфотонногопоглощения в квантовых точках CdSe/ZnS становится возможным.Спад интенсивности треков фотолюминесценции для участка II рис. 3.12 приуменьшенной интенсивности возбуждающего излучения позволил, используя зависимость(3.14), определить коэффициент двухфотонного поглощения квантовых точек CdSe/ZnS КТ3 сконцентрацией 10 17 см 3 , он составил ( 0,23 0,02 ) см/ГВт.
Стоит отдельно подчеркнуть,что полученное значение коэффициента двухфотонного поглощениясоответствуетрассчитанному при использовании трека фотолюминесценции для умеренного уровнявозбуждения, приведенного на рис. 3.10. Это подтверждает правильность вышеприведенныхрассуждений.Чтожекасаетсясамогопервогографиказависимостиинтенсивностифотолюминесценции от продольной координаты z (рис. 3.10), то можно сказать, чтопервоначальные предположения, что при малых значениях интенсивности возбуждающегоизлучения ни эффект насыщения, ни Оже-рекомбинация, ни Штарк-эффект не задействованы,оказались верны.
Именно поэтому теоретическая аппроксимация достаточно хорошо совпадаетсэкспериментальнымграфикомзависимостиинтенсивностифотолюминесценцииотпродольной координаты. Это же подтверждают логично одинаковые значения коэффициентадвухфотонного поглощения квантовых точек CdSe/ZnS КТ3 при различных уровняхвозбуждения при аппроксимации интенсивности треков фотолюминесценции как по рис.
3.10,так и по части II рис. 3.12.1013.3.4. Зависимость интенсивности фотолюминесценции квантовых точек CdSe/ZnSот поперечной координатыТакже были проведены дополнительные расчеты, подтверждающие предложенноеразделение треков фотолюминесценции при высоких уровнях возбуждения (на рис. 3.12) на двечасти I и II. Тушение фотолюминесценции экситонов в квантовых точках при высоких уровняхвозбуждения должно вызывать изменение распределения интенсивности люминесценции нетолько в продольном, как было рассмотрено ранее, но и в поперечном направлении треков.Поэтому следует учесть распределение интенсивности фотолюминесценции по поперечномусечению трека.Экспериментальные (точки) и расчетные (сплошные линии) поперечные распределенияинтенсивности фотолюминесценции для различных частей треков фотолюминесценции (то естьпоперечные сечения одного и того же трека фотолюминесценции по его начальной и конечнойчастям) для двух возбуждающих максимальных интенсивностей цуга лазерных импульсов S0 =2 ГВт/см2 и S0 = 3 ГВт/см2 показаны на рис.
3.13 и 3.14. В расчетах использовалось гауссовораспределение интенсивности лазерного пучка на входе в кювету с коллоидными квантовымиточками CdSe/ZnS. С учетом только процесса нелинейного двухфотонного поглощения,рассчитывались изменения поперечного профиля пучка при прохождении в растворерасстояния z = 0,1 см (а) и z = 0,9 см (б).
На фотографии трека фотолюминесценции квантовыхточек КТ3 CdSe/ZnS (рис. 3.9) эти поперечные сечения показаны серым пунктиром.Рис. 3.13. Измеренные (точки) и расчетные (линии) профили поперечных сечений трековфотолюминесценции квантовых точек CdSe/ZnS КТ3 для различных значений продольнойкоординаты z для цугов возбуждающих импульсов с максимальной интенсивностью импульсаS0 = 2 ГВт/см2: z = 0,1 см (а) и z = 0,9 см (б).При умеренной интенсивности возбуждающих импульсов S0 = 2 ГВт/см2 (по оценкам102плотности возбужденных экситонов она соответствует возбуждение не более одного экситона водиночнойквантовойточке)измеренныеирассчитанныепрофилиинтенсивностифотолюминесценции z совпадают для всех продольных координат (рис.
3.13), их форманеизменна.Рис. 3.14. Измеренные (точки) и расчетные (линии) профили поперечных сечений трековфотолюминесценции квантовых точек CdSe/ZnS КТ3 для различных значений продольнойкоординаты z для цугов возбуждающих импульсов с максимальной интенсивностью импульсаS0 = 3 ГВт/см2: z = 0,1 см (а) и z = 0,9 см (б).При высокой интенсивности возбуждающего излучения I0 = 3 ГВт/см2 в начальной частитрека фотолюминесценции (часть I на рис. 3.12) происходит изменение его поперечной формы:отклонение измеренного поперечного распределение интенсивности люминесценции отрассчитанного (рис. 3.14а), то есть тушение фотолюминесценции. Причем наблюдается непропорциональное уменьшение профиля интенсивности с сохранением его формы, а именноуменьшениеееинтенсивностицентральнойчасти,соответствующеймаксимальнойинтенсивности лазерного излучения.
При высоких уровнях накачки число электроннодырочных пар на отдельную квантовую точку становится больше единицы и зависимость и притаких уровнях возбуждения начинают проявлять себя процессы, приводящие к спаду«верхушки»интенсивностифотолюминесценции.Низкоинтенсивнаяжепериферияпоперечного сечения трека фотолюминесценции при z = 0,1 см остается неизменной.По-видимому, наблюдаемый эффект можно так же приписывать процессам эффективнойОже-рекомбинации, заполнения состояний и длинноволновому сдвигу экситонного перехода вквантовых точках CdSe/ZnS из-за эффекта Штарка, которые возникают в центральнойвысокоинтенсивной части трека люминесценции при высокой интенсивности возбуждающего103излучения (часть I на рис. 3.12).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
