WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

ИК области для этих образцов (рис. 3, c, d). Указанный Следует заметить, что наибольший эффект от термомаксимум обычно наблюдается в стеклах с наночасти- обработки проявляется в спектрах твердых растворов цами CdTe [19–24] и может быть отнесен к перво- CdSe0.8Te0.2 и (особенно) CdSe0.4Te0.6. Другими словаму (1s-1s) переходу экситона, смещенному в сторону ми, максимумы поглощения, присутствующие изначальбольших энергий за счет квантово-размерного эффекта. но в спектрах образцов с наночастицами CdTe, при терОднако это смещение довольно значительно для частиц мообработке только лишь увеличиваются, а в образцах наблюдаемого размера (как минимум 1 нм), превышаю- с твердыми растворами они проявляются и достигают щего боровский радиус в CdTe. Поэтому можно пред- величины, близкой к таковой для CdTe. Сдвиг максимума положить, что за значительное высокоэнергетическое при термообработке достигает 100 нм в сторону больших смещение ответственны другие характеристики частиц, длин волн для CdSe0.4Te0.6, но в случае CdTe сдвиг наряду с их размером. Одной из таких характеристик практически отсутствует. При переходе от образцов с является кристаллическая структура, которая для частиц большим содержанием селена (CdSe0.8Te0.2) к образцам CdSe и CdSe0.8Te0.2 (до термообработки) отличается от без селена (CdTe) смещение составляет не более 10 нм.

структуры CdSe0.4Te0.6 и CdTe и не обеспечивает форми- Это смещение весьма мало по сравнению с тем, которое рования максимума экситонного поглощения. Структура можно ожидать исходя из значений ширины запрещенной сфалерита, которая ожидается для последних, приводит зоны Eg для массивных CdSe и CdTe (1.7 и 1.5 эВ соответк более выраженному квантово-размерному эффекту. ственно, т. е. сдвиг края поглощения должен составлять Другой характеристикой частиц, непосредственное экс- 100 нм). Между тем по положению этих максимумов периментальное определение которой затруднительно, можно заключить, что имеет место заметный квантовоможет быть наличие дефектности в частицах (отличие размерный эффект, обусловливающий высокоэнергетиот правильной стехиометрии Cd : X=1: 1). ческий сдвиг ( 0.5эВ) края поглощения для частиц Физика и техника полупроводников, 2002, том 36, вып. Оптические свойства ультрадисперсных частиц CdSex Te1-x (0 x 1) в матрице... CdTe по сравнению с краем поглощения массивного Дополнительную информацию о состоянии наночаполупроводника. Тот факт, что образцы разного стехио- стиц полупроводниковой фазы, присутствующих в стекметрического состава имеют довольно близкое поло- лах, дало измерение спектров фотолюминесценции при жение максимумов поглощения, может быть объяснен возбуждении светом различных длин волн из области в предположении, что во всех случаях за присутствие поглощения полупроводниковых соединений (рис. 5).

максимумов ответственны частицы либо CdTe, либо Результаты измерений приведены здесь для образцов до твердого раствора CdSex Te1-x с кристаллической струк- термообработки. Имеются две достаточно интенсивные турой, подобной структуре CdTe, поскольку в образ- полосы люминесценции во всех образцах (сигнал люмицах с частицами CdSe максимумы отсутствуют вообще. несценции таких же стекол, не содержащих полупроводТогда в случае твердых растворов может происходить ника, незначителен по сравнению с сигналом от исследунарушение их начальной стехиометрии и изменение емых образцов, и поэтому не требуется его вычитание):

кристаллической структуры. Для серии кристаллических с максимумом в области = 530-550 нм при длине образцов CdSexTe1-x было показано выше (рис. 1), что волны возбуждения ex = 350 нм (рис. 5, a), изменяюизменение стехиометрии сопровождается переходом ме- щимся в зависимости от состава соединения, и с неизжду решетками вюрцита (w) (CdSe и твердые растворы менным для всех образцов максимумом = 765-770 нм с большим содержанием селена) и сфалерита (s) (CdTe при возбуждении более длинноволновым светом — и твердые растворы с большим содержанием теллура). ex = 400 (рис. 5, b) и 570 нм (рис. 5, c). Кажущееся Следовательно, можно предположить протекание про- расщепление максимума на рис. 5, a для образца CdTe цессов типа связано с перепоглощением сигнала люминесценции, так как именно на эту область приходится максимум CdSexTe1-x(w) CdSex Te1-x(w) поглощения этого образца. На рис. 5 для удобства сравнения приведены нормированные спектры, смещенные + CdSexTe1-x(s), x 0.6, по вертикали на произвольную величину. Однако следует CdSexTe1-x(s) CdSex Te1-x(w) заметить, что при незначительном различии образцов стекол, используемых в измерениях, по размерам и тол+ CdSexTe1-x(s), x 0.4.

щине интенсивность люминесценции стекол, содержаПри этом фаза со структурой вюрцита дает вклад щих CdSe, имеющих малое поглощение во всей исслев спектр поглощения только как пологий спад поглоще- дуемой области длин волн, не менее интенсивна, чем ния (рис. 4, a), а складывающееся с ним поглощение от для других типов стекол с выраженными максимумами фазы сфалерита формирует наблюдаемый максимум во в спектрах поглощения в видимой области.

Из этого всех остальных случаях (рис. 4, b–d). Спектры образцов следует, что наблюдаемые сигналы люминесценции не с наночастицами CdTe содержат вклад только от одной связаны напрямую с описанным выше поглощением сфалеритной фазы, с чем и связаны их малые изменения в области = 550-600 нм, и релаксация межзонного в процессе термообработки. С другой стороны, для нано- или экситонного возбуждения, соответствующего эточастиц твердых растворов термообработка способствует му максимуму, происходит безызлучательно. Сходство протеканию процессов разделения фаз, что и обусловли- спектров излучения образцов, различающихся типом вает усложнение вида спектров образцов с твердыми халькогена X полупроводника CdX, может свидетельрастворами при термообработке как в видимой, так ствовать о том, что наблюдаемые полосы люминеси в ИК областях и, в частности, появление максимума ценции связаны с дефектами, формирующимися прев области длин волн = 550-600 нм. имущественно при участии ионов кадмия. Имеются по В качестве возможной причины процесса изменения крайней мере два типа таких дефектов, представляющих стехиометрии и кристаллической структуры твердого собой ловушки разной глубины, которые ответственны раствора может выступать тот факт, что избыточная за появление двух полос: более широкой с максимумом поверхностная энергия наночастиц может по-разному при 550 нм, возбуждаемой коротковолновым светом влиять на устойчивость различных кристаллических мо- (рис. 5, a), и более узкой с максимумом при 770 нм, дификаций, и в результате CdSe и CdTe становятся возбуждаемой в одинаковой степени светом с длинами уже не свободно смешивающимися соединениями. Так, волн = 400 и 570 нм (рис. 5, b,c). Такого рода в отличие от CdSe–CdS, в системе CdSe–CdTe [33] дефекты могут образовываться при используемом споимеется узкая двухфазная область, в которой в ма- собе синтеза активированных стекол за счет частичного кроскопическом состоянии существуют две отдельные разложения (весьма малого, не нарушающего соответфазы с кристаллической решеткой вюрцита и сфалери- ствующий фазовый состав бинарного соединения или та. Однако при уменьшении размера частиц различие твердого раствора) халькогенида вследствие высокой энергий кристаллических решеток может увеличиваться летучести Se или Te. Другими словами, могут иметь за счет вклада поверхностной энергии, и двухфазная место вакансии ионов Se2- или Te2-, избыточные месистема вюрцит–сфалерит может оказаться более тер- жузельные ионы кадмия или поверхностные дефекты, модинамически выгодной в более широком диапазоне также связанные с избыточными ионами Cd2+. Обсоотношений компонентов. суждаемое выше аномально большое энергетическое 5 Физика и техника полупроводников, 2002, том 36, вып. 324 И.В. Боднарь, В.С. Гурин, А.П. Молочко, Н.П. Соловей, П.В. Прокошин, К.В. Юмашев энергии состояний от размера (аналогично, например, влиянию акцепторных примесей в GaAs [34]) и большее смещение экситонных линий поглощения. Другими словами, самолегирование CdTe и твердых растворов CdSex Te1-x после термообработки стекол может явиться причиной более сильного проявления квантоворазмерного эффекта.

Полосы люминесценции, близкие по положению в спектре к наблюдаемым нами, отмечались для наночастиц CdTe в цеолитах (563 и 750 нм) [35], причем также без более коротковолновых максимумов, во многих случаях характерных для экситонной люминесценции квантово-размерных частиц. Кроме того, подобная длинноволновая полоса также неоднократно наблюдалась для наночастиц CdTe. Однако в случае частиц, попадающих в режим ”сильного квантования”, положение таких полос, ассоциированных с люминесценцией, происходящей с участием ловушек (например, поверхностных атомов), варьируется в зависимости от размера частиц [36–38].

4. Заключение 1. Разработан метод синтеза силикатных стекол, активированных соединениями CdSexTe1-x (0 x 1), приводящий к формированию в объеме стекла полупроводниковой фазы со средними размерами частиц 10–15 нм. Принципиальным отличием метода является введение готовых соединений в смесь стеклообразующих веществ.

2. Результаты исследования спектров поглощения в видимой области ряда активированных стекол и их изменения при термообработке позволяют предположить, что конечным продуктом синтеза стекол, активированных твердыми растворами CdSexTe1-x, являются частицы, состоящие из смешанных фаз со структурой вюрцита и сфалерита. Индивидуальные фазы твердых растворов, полученные непосредственно в результате варки стекла, после термообработки становятся смешанными.

В случае бинарных соединений CdSe и CdTe в процессе термообработки только лишь несколько возрастает средний размер частиц без существенного смещения полос поглощения.

3. Полученные стекла характеризуются достаточно выраженными полосами люминесценции с максимумами при Рис. 5. Спектры люминесценции стекол, активированных 550 и 770 нм, положение которых практически не зависит CdSexTe1-x с различнымx, без дополнительной термообработот природы полупроводникового соединения, используеки при возбуждении светом с различными длинами волн ex, нм:

мого для активирования стекол.

Полосы люминесценции a — 350, b — 400, c — 570. Толщина образцов стекол — 0.2 мм.

интерпретируются как результат существования ловушек, образованных избыточными ионами кадмия.

Авторы выражают благодарность Л.С. Ивашкевич смещение максимумов экситонного поглощения может быть тогда объяснено с учетом данного предположения и А.С. Ляхову за запись рентгенограмм и А.В. Капарихе об избыточных ионах кадмия. Повышенная дефектность за помощь в проведении электронно-микроскопического такого рода может вызвать более резкую зависимость эксперимента.

Физика и техника полупроводников, 2002, том 36, вып. Оптические свойства ультрадисперсных частиц CdSex Te1-x (0 x 1) в матрице... Список литературы [29] Powder Diffraction File (JCPDS Int. Centre for Diffractional Data, Swarthmore, 1989).

[30] И.М. Лифшиц, В.В. Слезов. ЖЭТФ, 58 (2), 479 (1958).

[1] U. Woggon. Optical Properties of Semiconductor Quantum [31] A.I. Ekimov, A.A. Efros, A.A. Onushchenko. Sol. St. Commun., Dots (Springer, Berlin, 1996).

56 (11), 921 (1985).

[2] S.V. Gaponenko. Optical Properties of Semiconductor [32] А.А. Онущенко, Г.Т. Петровский, М.П. Шепилов. Докл.

Nanocrystals (Cambridge University Press, Cambridge, РАН, 340 (2), 178 (1995).

1998).

[33] Физико-химические основы синтеза монокристал[3] A.P. Alivisatos. J. Phys. Chem., 100 (31), 13 226 (1996).

лов полупроводников твердых растворов соединений [4] A. Eychmuller. J. Phys. Chem. B, 104 (28), 6514 (2000).

AIIBVI, под ред. И.Б. Мизецкой и др. (Киев, Наук. думка, [5] V.I. Klimov. J. Phys. Chem. B, 104 (26), 6112 (2000).

1986).

[6] Г.Т. Петровский, А.А. Жилин, В.С. Шашкин, А.А. Онущен[34] G.T. Einevoll, Y.-Ch. Chang. Phys. Rev. B, 40 (14), ко. Оптич. журн., 65 (12), 29 (1998).

(1989).

[7] L.L. Beecroft, Ch.K. Ober. Chem. Mater., 9 (6), 1302 (1997).

[35] E.S. Brigham, C.S. Weisbecker, W.E. Rudzinski, Th.E. Mal[8] N.R. Kulish, V.P. Kunets, M.P. Lisitsa. Opt. Eng., 34 (4), louk. Chem. Mater., 8 (8), 2121 (1996).

(1995).

[36] M. Nogami, K. Nagasaka, T. Suzuki, J. Am. Ceram. Soc., [9] Ю.В. Вандышев, В.С. Днепровский, В.И. Климов. ЖЭТФ, (1), 220 (1992).

101 (1), 270 (1992).

[37] A.M. Kapitonov, A.P. Stupak, S.V. Gaponenko, E.P. Petrov, [10] M. Mller, U. Woggon. Ber. Bunsenges. Phys. Chem., 100(9), A.L. Rogach, A. Eychmller. Ber. Bunsenges. Phys. Chem., 1446 (1996).

101 (11), 1668 (1997).

[11] А.А. Онущенко, Э.Л. Раабен. Физика и химия стекла, [38] T. Rajh, O.I. Micic, A.J. Nozik. J. Phys. Chem., 97 (46), 11 (1), 122 (1997).

(1993).

[12] А.И. Екимов, И.А. Кудрявцев. Изв. РАН. Сер. физ., 56 (2), 20 (1992).

Редактор Л.В. Шаронова [13] С.Г. Конников, А.А. Липовский, Н.В. Никифоров, А.А. Ситникова, М.Ф. Харченко. ФТП, 29 (8), 1473 (1995).

Optical properties of ultra-dispersion [14] В.А. Гайсин, С.В. Карпов, Е.В. Колобкова, Б.В. Новиков, В.Д. Петриков, А.А. Липовский, Д.Л. Федоров, М.А. Ястре- particles of CdSexTe1-x (0 x 1) бова. ФТТ, 41 (8), 1505 (1999).

in matrix of a silicate glass [15] Физика и химия соединений AIIBVI, под ред. С.Л. МедI.V. Bondar, V.S. Gurin+, A.P. Molochko, N.P. Solovey, ведева (М., Мир, 1970).

[16] A.D. Yoffe. Adv. Phys., 42 (2), 173 (1993). P.V. Prokoshin, K.V. Yumashev [17] L.-Ch. Li, M.J. Kim, S.H. Risbud, R.W. Carpenter. Phil. Mag.

Belorussian State University B., 63 (3), 769 (1991).

of Informatics and Radioelectronics, [18] B.G. Potter, Jr., J.H. Simmons. J. Appl. Phys., 68 (3), Minsk, Belarus (1990).

+ Scientific-Research Institute [19] V. Esch, B. Fluegel, G. Khitrova, H.M. Gibbs, X. Jiajin, K. Kang, S.W. Koch, L.C. Liu, S.H. Risbud, N. Peyghambarian. of Physical and Chemical Problems Phys. Rev. B, 42 (12), 7450 (1990).

of Belorussian State University, [20] C.R.M. de Oliveira, A.M. de Paula, F.O. Plentz Filho, 220080 Minsk, Belarus J.A. Medeiros Neto, L.C. Barbosa, O.A. Alves, E.A. Menedes, International Laser Center, J.M.M. Rios, H.L. Fragnito, C.H. Brito Cruz, C.L. Cesar. Appl.

Belorussian State Polytechnical Academy, Phys. Lett., 66 (4), 439 (1995).

Minsk, Belarus [21] L.C. Barbosa, V.C.S. Reynoso, A.M. de Paula, C.R.M. de Oliveira, O.A. Alves, A.F. Craievich, R.E. Marotti, C.H. Brito

Abstract

Ultrafine CdSexTe1-x (0 x 1) particles were Cruz, C.L. Cesar. J. Non-Cryst. Sol., 219, 205 (1997).

produced within the silicate glass matrix via addition of corre[22] P. Lefebvre, T. Richard, J. Allegre, H. Mathieu, A. Pradel, J.-L. Marc, L. Boudes, W. Granier, M. Ribes. Superlatt. Micro- sponding compounds into a mixture of SiO2 and oxides of Ca, struct., 15 (4), 447 (1994).

Pages:     | 1 || 3 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.