Диссертация (1104250), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Поскольку нанастоящий момент не существует общепринятого и достоверного описания тетраэдрическихгетероэпитаксиальных частиц, для определения числа монослоев оболочки использоваласьсферическая концентрическая модель, предложенная в [8]. Объему оболочки CdS, полученному62Рис. 2.10. Данные просвечивающей электронной микроскопии для гетероэпитаксиальныхнанокристаллов CdSe/CdS с различной толщиной оболочки CdS.
CdSe_1 отвечает ядру CdSe безоболочки; структуры CdSe1/CdS_1, CdSe1/CdS_2, CdSe1/CdS_3 упорядочены по мере ростатолщины оболочки CdS.63из данных TEM (суммарный объем видимого нанокристалла тетраэдрической формы завычетом объема ядра), ставился в соответствие объем сферической оболочки, содержащейизвестное количество монослоев. Полученные данные о линейных размерах нанокристалловприведены в Таблице 2.2.64Таблица 2.2.
Средний линейный размер нанокристаллов CdSe/CdS, полученный с помощьюпросвечивающей электронной микроскопии (TEM); из данных спектроскопии видимогопоглощения и рентгеновской дифракции.РазмерРазмерРазмерЧисло(ТЕМ),(Спектроск.),(РФА),монослоевнмнмнм(TEM)CdSe_13.23.12.90CdSe_1/CdS-14.1--1CdSe_1/CdS-25.3--3CdSe_1/CdS-38.8--4Образец652.2.3.
Пористые пленки диоксида оловаМатрицы SnO2 представляли собой пористые пленки толщиной 10-20 мкм. Дляисследованияихмикроструктурыиспользовалисьметодысканирующейэлектронноймикроскопии (SEM) и рентгеновской дифракции.РентгенограммыбылиполученысиспользованиемдифрактометраRigakuсмонохроматическим Cu(Ka) излучением (~1.79A). Из оценок уширения отражения врентгенограммах на основе уравнения Шеррера (11) был найден средний размер кристаллитовSnO2 - 20 нм. Данные SEM были получены с помощью микроскопа LEO Supra 50VP Омега.Результаты показали, что матрица диоксида олова имеет пористую микроструктуру и состоитиз объединений нанокристаллитов в агломераты с характерными размерами 1 мкм (рис.
2.11).В соответствии с методикой, изложенной в 2.1, для пленок диоксида олова былиполучены спектральные зависимости фотопроводимости (рис. 2.12). Наблюдаемый в диапазонедлин волн от 450 до 750 нм фотоотклик незначителен. При этом, как следует из рис. 2.8, данныйспектральный диапазон отвечает положению первого экситонного пика для нанокристалловCdSe различного размера.66Рис.
2.11. Данные сканирующей электронной микроскопии для матрицы SnO2∆σ/σ678,0x10-56,0x10-54,0x10-52,0x10-50,0400500600700λ, nmРис. 2.12. Спектральная зависимости фотопроводимости матрицы SnO2800682.2.4. Структуры на основе пленок SnO2 с внедренными нанокристалламиДля нанесения квантовых точек на поверхность матриц, пленки SnO2 выдерживались втечение 24 часов в растворе соответствующих коллоидных точек в гексане, после чегопромывались чистым гексаном и высушивались. Для проведения фотоэлектрических измеренийна поверхность пленок напылялись золотые контакты методом термического испарения напредварительно нанесенный подслой хрома. Расстояние между контактами составляло 0.1 мм,ширина пленок - 4 мм. При монтаже образца на слой золота микропаяльником наносилисьтоковые контакты с использованием сплава 95%In + 4%Au + 1%Ag.Структуры SnO2 с квантовыми точками CdSe исследовались методом темнопольноймикроскопии (HAADF-STEM), энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDX) иоптического поглощения.
Данные HAADF-STEM были получены на электронном микроскопеTitan G3, снабженном зондом коррекции сферической абберации. Темнопольная микроскопиядемонстрирует появление зерен размера 3-5 нм на поверхности матрицы после выдержки врастворе нанокристаллов (рис. 2.13).Для проведения EDX измерений исследуемые структуры измельчались в ступке идобавлялись в раствор этанола. Полученная суспензия наносилась на кремниевые подложки.Представленные на рис. 2.14 данные демонстрируют наличие атомов Cd, Se в структурах.Измерения оптического поглощения для структуры SnO2 c квантовыми точками CdSeпроводились в соответствии с методикой, изложенной в 2.1. Вследствие значительной толщиныпленок SnO2 (см. 2.2.3), время накопления сигнала составляло 8 часов.
На рис. 2.15представлено изменение в спектральной зависимости поглощения для структуры SnO2 послевнедрения в нее квантовых точек CdSe размером 3.2 нм. Наблюдается четко разрешимыйлокальный максимум на длине волны 560 нм, отвечающий поглощению нанокристаллов CdSe врастворе.69Рис. 2.13. Данные темнопольной микроскопии для структуры SnO2 с квантовыми точками.70Рис. 2.14. Данные энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии для структуры SnO2 сквантовыми точками.Absorbance (arb. un.)710.60.40.2480520560600640Wavelength (nm)Рис. 2.15.
Спектральные зависимости поглощения структуры SnO2 c квантовыми точками CdSeразмера 3.2 нм72Таким образом, можно утверждать, что происходит эффективное механическоевнедрение нанокристаллов CdSe в матрицу SnO2. Нефоточувствительность матрицы SnO2 врабочем диапазоне 500-750 нм (рис.25) , а также наличие в спектрах поглощения структур сквантовыми точками пиков, характерных для исходных нанокристаллов (рис 21, 28),свидетельствуют о том, что фотоэлектрические свойства структур SnO2-CdSe обусловленыпоглощением внедренных нанокристаллов.73Глава 3. Электрофизические и оптические свойства структур SnO2 cквантовыми точками CdSe различного размера3.1.Кинетика нарастания и спада фотопроводимости для структур SnO2 сквантовыми точками CdSe различного размераДля сравнения особенностей кинетики фотопроводимости различных структур всеэкспериментальныеисследованияпроведенывопределеннойпоследовательности.Первоначально в течение 10 минут регистрировалась проводимость структуры в темновыхусловиях, затем включался источник подсветки и в течение 60 минут наблюдалась кинетикароста проводимости.
После выключения подсветки в последующие 60 минут регистрироваласькинетика релаксации к исходному темновому состоянию, после чего производилось повторноевключение источника подсветки. Все измерения проводились при комнатной температуре.Экспериментальные данные для структур SnO2 с квантовыми точками CdSe наименьшего (2.7нм) и наибольшего (4.7 нм) размера представлены на рис.
3.1.Для всех структур SnO2 c квантовыми точками CdSe характерно существенноеизменение фотопроводимости при включении источника подсветки. Поскольку чистыематрицы диоксида олова практически нефоточувствительны в диапазоне длин волн от 450 до750 нм, ответственными за возникющий в композитных структурах SnO2-CdSe фотооткликмогут быть только квантовые точки CdSe.Проведенныеизмеренияпозволилиустановить,чтосувеличениемразмерананокристаллов CdSe величина относительного сигнала фотопроводимости σ/σ0 (σ0 —проводимость в темновых условиях) уменьшается, а характерные времена выхода кривых нанасыщение увеличиваются. Релаксация проводимости к равновесному значению послевыключения подсветки имеет задержанный характер.742.02.7 nm1.6∆σ/σ1.24.7 nm0.80.40.0020406080100120140t, minРис.
3.1. Кинетика нарастания и спада фотопроводимости σ/σ0 для структур SnO2 с квантовымиточками CdSe различного размера. Размер нанокристаллов указан у кривых.753.2.Спектральные зависимости фотопроводимости для структур SnO2 сквантовыми точками CdSe различного размераПосколькуфотопроводимостьструктурSnO2cквантовымиточкамиCdSeхарактеризуется длительными временами установления стационарного состояния, на основеметодики, приведенной в 2.1, была разработана процедура измерений, позволяющая получитьспектральные зависимости фотопроводимости для всех образцов за разумное время. Засветкаобразца проводилась в течение 15 с; временной интервал между двумя последовательнымиизмерениями составлял 60 мин; шаг монохроматора составлял 10 нм.
Экспериментальныезначения корректировались с учетом интенсивности излучения источника на данной длиневолны. Полученные значения фотопроводимости представлены на рис. 3.2. Для всех структурSnO2 с внедренными нанокристаллами CdSe наблюдается появление локального максимума вспектральном диапазоне 500-700 нм. Положение данного максимума хорошо коррелирует сположениеммаксимумавспектральныхзависимостяхпоглощениясоответствующихнанокристаллов CdSe в гексане (см. рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
