Коротковолновый сдвиг максимума фотолюминесценции нанотетраподов теллурида кадмия с наконечниками из селенида кадмия Текст научной статьи по специальности «Физика»

SoVbTv™ НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ, АКТИВНЫЕ СРЕДЫ И НАНОСТРУКТУРЫ

Коротковолновый сдвиг максимума фотолюминесценции нанотетраподов теллурида кадмия с наконечниками из селенида кадмия

Гаврилов С.Ю.

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Физический факультет, Москва.

Е-mail: logbook1@yandex. ru

DOI: 10.24412/cl-35673-2022-1-52-54

В настоящей работе были исследованы нелинейно-оптические свойства коллоидных растворов полупроводниковых нанотетраподов на основе теллурида кадмия с отростками селенида кадмия на продолжениях ножек. Квантово-размерный эффект приводит к дискретизации электронных и дырочных уровней в рассматриваемых нанокристаллах (тетраподных квантовых точках). Особое внимание в исследовании уделено явлению коротковолнового сдвига фотолюминесценции, связанной с непрямым экситонным переходом в наноструктурах CdTe/CdSe.

Полупроводниковые нанотетраподы могут быть использованы для биологической визуализации, создания активных сред лазеров, модуляторов добротности, светодиодов [1]. Гетероструктуры второго типа на основе нанотетраподов особенно перспективны для создания солнечных элементов из-за эффекта фотоэлектрического разделения зарядов [2, 3].

Для установления особенностей фотолюминесценции нанотетраподов был применен метод накачки и зондирования. Накачка была осуществлена на третьей гармонике неодимового YAP-лазера (360 нм), зондирование — люминесценцией красителей в оптическом диапазоне (от 500 до 800 нм).

Измеренные спектры фотолюминесценции характеризуются тремя максимумами (рис. 1). Первые два максимума фотолюминесценции относятся к прямым экситонным переходам в компонентах CdSe и CdTe. Длины волн экситонных переходов исследуемых нанотетраподов определены исходя из анализа литературы [4]. Максимум в интервале длин волн от 745 до 776 нм соответствует непрямому экситонному переходу. Для непрямого перехода обнаружен коротковолновый сдвиг максимума ФЛ при

ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЁНЫХ

-------------1Е НЕДЕЛИ»

18-20 октября 2022 г

увеличении интенсивности оптической накачки. Коротковолновый сдвиг объясняется зависимостью радиуса экситона от экситонной плотности. Увеличение интенсивности накачки вызывает рост экситонной плотности в гетероструктуре, что приводит к заполнению фазового пространства экситонов, сопровождающемуся увеличением радиуса экситона. Увеличение радиуса экситона приводит к уменьшению энергии связи экситона и увеличению энергии непрямого перехода.

-7.2 МВт/см2

-5.19 МВт/см2

-4.83 МВт/см2

-4.03 МВт/см2

-3.03 МВт/см2

-2.16 МВт/см2

1.44 МВт/см2 — 0.65 МВт/см2

-0.22 МВт/см2

0,16 МВт/см2 0.12 МВт/си2 0,06 МВт/см2 0.02 МВт/см1 0.01 МВт/см2

X, НМ

Рис. 1. Спектры фотолюминесценции нанотетраподов CdTe/CdSe при различных интенсивностях накачки

Коротковолновый сдвиг ФЛ при нерезонансном возбуждении экситонов в нанотетраподах CdTe/CdSe составил «67 мэВ, что вдвое меньше энергии связи экситона (127 мэВ)[4] (см. формулу 1). Данная особенность связана с возникновением локального нагрева нанокристаллов, приводящего к красному сдвигу электронных и дырочных уровней.

'а МЭ (1)

рЮ _ _

где й — диаметр ножки тетрапода, е - заряд электрона, £ — диэлектрическая проницаемость полупроводника, £I — диэлектрическая проницаемость диэлектрика.

Была построена зависимость полуширины пиков ФЛ прямого

™™дыГу™ новые материалы, активные среды и наноструктуры

экситонного перехода в компоненте CdSe от интенсивности оптической накачки (рис. 2). В пределах погрешностей она имеет линейный характер роста. Уширение пика ФЛ может указывать на экситон-фононное взаимодействие, приводящее к нагреву нанотетрапод ов.

51 г

50 -

49 -

*.48 -

<

47 -46 -

45 -,-1---1-,-1-.-1-,-1-,-1-,-1-,-1

012345678

\витв, МВт/см2

Рис. 2. Зависимость ширины ФЛ на половине максимума интенсивности прямого основного экситонного перехода в CdSe от интенсивности накачки на 595 нм

Выражаю благодарность научному руководителю, к.ф.-м.н. Смирнову А.М. и к.ф.-м.н. Козловой М.В. за постановку научной задачи, помощь в измерениях и обсуждение результатов.

1. Bera D., et al. Materials. 2010. 3(4): 2260-2345.

2. Nideep T.K., Ramya M., and Kailasnath M. Superlattices and Microstructures. 2020, 141, 106477.

3. Lee H., et al. Solar Energy Materials and Solar Cells. 2011, 95(2), 446-452.

4. Golinskaya A.D., et al. Results in Physics. 2021, 27, 104488.