Рекомбинационная и экситонная люминесценция коллоидных квантовых точек PbS, покрытых молекулами тиогликолевой кислоты
Аннотация
В работе представлены результаты исследований закономерностей ИК люминесценции коллоидных квантовых точек PbS, покрытых молекулами тиогликолевой кислоты.
Люминесценция образца записывалась с помощью InGaAs фотоприёмника PDF 10C/M (ThorlabsInc., USA) и дифракционного монохроматора с решёткой 600 мм–1. Для исследования температурной зависимости люминесценции образец охлаждали в азотном криостате до температуры 80 К. Обнаружено перераспределение интенсивности люминесценции между двумя пиками (1100 и 1280 нм) при понижении температуры. Показано, что для коротковолнового пика люминесценции в спектре его возбуждения присутствует пик экситонного поглощения, а стоксов сдвиг ΔEстокс ~ 0.1 эВ. Напротив, в спектре возбуждения люминесценции длинноволновой полосы отсутствует экситонный пик, а его красная граница смещена в более коротковолновую сторону, что обеспечивает стоксов сдвиг более 0.3 эВ.
Сделан вывод, что коротковолновая полоса люминесценции возникает в результате излучательной аннигиляции экситона, а длинноволновая – рекомбинации носителей заряда на локализованных состояниях. При этом рекомбинационная люминесценция эффективно возбуждается при непосредственном поглощении излучения центром свечения. Предложена трёхуровневая схема, определяющая ИК люминесценцию коллоидных КТ PbS, покрытых молекулами тиогликолевой кислоты.
Скачивания
Литература
Shehab M., Ebrahim S., Soliman M. Graphene quantum dots prepared from glucose as optical sensor for glucose. Journal of Luminescence. 2017;184: 110–116. http://dx.doi.org/10.1016/j.jlumin.2016.12.006
Chen F., Lin Q., Shen H., Tang A. Blue quantum dot-based electroluminescent light-emitting diodes. Materials Chemistry Frontiers. 2020;4: 1340–1365. https://doi.org/10.1039/D0QM00029A
Bai Z., Ji W., Han D., Chen L., … Zhong H. Hydroxyl-terminated CuInS2 based quantum dots: toward efficient and bright light emitting diodes. Chemistry of Materials. 2016;28(4): 1085–1091. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.5b04480
Peng Y., Wang G., Yuan C., He J., Ye S., Luo X. Influences of oxygen vacancies on the enhanced nonlinear optical properties of confined ZnO quantum dots. Journal of Alloys and Compounds. 2018;739: 345–352 https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.12.250
Sadovnikov S. I., Rempel A. A. Nonstoichiometric distribution of sulfur atoms in lead sulfide structure. Doklady Physical Chemistry. 2009;428(1): 167–171. https://doi.org/10.1134/S0012501609090024
Scanlon W. W. Recent advances in the opticaland electronic properties of PbS, PbSe, PbTe and their alloys. Journal of Physics and Chemistry of Solids. 1959;8: 423–428. https://doi.org/10.1016/0022-3697(59)90379-8
Warner J. H., Thomsen E., Watt A. R., Heckenberg N. R., Rubinsztein-Dunlop H. Time-resolved photoluminescence spectroscopy of ligand-capped PbS nanocrystals. Nanotechnology. 2005;16: 175–179. https://doi.org/10.1088/0957-4484/16/2/001
Torres-Gomez N., Garcia-Gutierrez D. F., Lara-Canche A. R., Triana-Cruz L., Arizpe-Zapata J. A., Garcia-Gutierrez D. I. Absorption and emission in the visible range by ultra-small PbS quantum dots in the strong quantum confinement regime with S-terminated surfaces capped with diphenylphosphine. Journal of Alloys and Compounds. 2021;860: 158443–158454. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.158443
Kim D., Kuwabara T., Nakayama M. Photoluminescence properties related to localized states in colloidal PbS quantum dots. Journal of Luminescence. 2006;119–120: 214–218. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2005.12.033
Gilmore R. H., Liu Y., Shcherbakov-Wu W., … Tisdale W. A. Epitaxial dimers and auger-assisted Detrapping in PbS Quantum Dot Solids. Matter. 2019;1(1): 250–265. https://doi.org/10.1016/j.matt.2019.05.015
Nakashima S., Hoshino A., Cai J., Mukai K. Thiol-stabilized PbS quantum dots with stable luminescence in the infrared spectral range. Journal of Crystal Growth. 2013;378: 542–545. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2012.11.024
Loiko P. A., Rachkovskaya G. E., Zacharevich G. B., Yumashev K. V. Wavelength-tunable absorption and luminescence of SiO2–Al2O3–ZnO–Na2O–K2O–NaF glasses with PbS quantum dots. Journal of Luminescence. 2013;143: 418–422. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2013.05.057
Kolobkova E., Lipatova Z., Abdrshin A., Nikonorov N. Luminescent properties of fluorine phosphate glasses doped with PbSe and PbS quantum dots. Optical Materials. 2017;65: 124–128. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2016.09.033
Smirnov M. S., Ovchinnikov O. V. IR luminescence mechanism in colloidal Ag2S quantum dots. Journal of Luminescence. 2020;227: 117526. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2020.117526
Smirnov M. S., Ovchinnikov O. V. Luminescence decay characteristics of CdS quantum dots doped with uropium ions. Journal of Luminescence. 2019;213: 459–468. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2019.05.046
Kondratenko T. S., Zvyagin A. I., Smirnov M. S., Perepelitsa A. S., Ovchinnikov O. V. Luminescence and nonlinear optical properties of colloidal Ag2S quantum dots. Journal of Luminescence. 2019;208: 193–200. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2018.12.042
Kondratenko T. S., Smirnov M. S., Ovchinnikov O. V., … Vinokur Y. A. Size-dependent optical properties of colloidal CdS quantum dots passivated by thioglycolic acid. Semiconductors. 2018;52(9): 1137–1144. https://doi.org/10.1134/S1063782618090087
Dalven R. Electronic structure of PbS, PbSe, and PbTe. Solid State Physics. 1974;28: 179–224. https://doi.org/10.1016/S0081-1947(08)60203-9
Yin Q., Zhang W., Zhou Y., Wang R., Zhao Z., Liu C. High efficiency luminescence from PbS quantum dots embedded glasses for near-infrared light emitting diodes. Journal of Luminescence. 2022;250: 119065 https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2022.119065
Yue F., Tomm J. W., Kruschke D. Experimental observation of exciton splitting and relaxation dynamics from PbS quantum dots in a glass matrix. Physical Review B. 2014;89: 081303(R). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.89.081303
Copyright (c) 2023 Конденсированные среды и межфазные границы
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
