Вплив покриваючого ліганду на величину щілини та енергетичні рівні екситонів колоїдних розчинів та плівок квантових точок ZnSe
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe64.5.425Ключові слова:
квантова точка, екситон, ZnSe, перенос енергії, лігандиАнотація
Квантовi точки напiвпровiдникiв є перспективними наноструктурами для їх використання в сонячних комiрках 3-го поколiння, фотодетекторах, свiтловипромiнюючих дiодах та як бiологiчнi маркери. Однак залишається вiдкритим питання впливу поверхневих органiчних стабiлiзаторiв (лiгандiв) на енергiю екситонiв квантових точок. На основi аналiзу оптичних спектрiв колоїдних розчинiв та плiвок
квантових точок ZnSe, стабiлiзованих 1-тiоглiцеролом, ми встановили, що енергiя екситонiв та їх мiграцiя залежать не тiльки вiд квантово-розмiрного ефекту, а й поверхневого внеску за рахунок тiольної –SH групи стабiлiзатора. Вперше показана експериментальна залежнiсть енергiї екситонiв у квантових точках ZnSe вiд концентрацiї поверхневого стабiлiзатора. Також показано, що короткий розмiр молекулярного ланцюжка стабiлiзатора та велика початкова енергiя екситонiв, зумовлюють їх ефективну мiграцiю у масивi квантових точок.
Посилання
R.D. Harris, S.B. Homan, M. Kodaimati, Chen He, A.B. Nepomnyashchii, N.K. Swenson, S. Lian, R. Calzada, E.A. Weiss. Electronic processes within quantum dot-molecule complexes. Chem. Rev. 116, 12685 (2016). https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.6b00102
N. Kholmicheva, P. Moroz, H. Eckard, G. Jensen, M. Zamkov. Energy transfer in quantum dot solids. ACS Energy Lett. 2, 154 (2017). https://doi.org/10.1021/acsenergylett.6b00569
N. Hildebrandt, C.M. Spillmann, W.R. Algar, T. Pons, M.H. Stewart, E. Oh, K. Susumu, S.A. D??az, J.B. Delehanty, I.L. Medintz. Energy transfer with semiconductor quantum dot bioconjugates: A versatile platform for biosensing, energy harvesting, and other developing applications. Chem. Rev. 117, 536 (2016). https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.6b00030
M.T. Frederick, V.A. Amin, L.C. Cass, E.A. Weiss. A molecule to detect and perturb the confinement of charge carriers in quantum dots. Nano Lett. 11, 5455 (2011). https://doi.org/10.1021/nl203222m
M.T. Frederick, V.A. Amin, N.K. Swenson, A.Y. Ho, E.A. Weiss. Control of exciton confinement in quantum dot-organic complexes through energetic alignment of interfacial orbitals. Nano Lett. 13, 287 (2013). https://doi.org/10.1021/nl304098e
M.S. Kodaimati, Ch. Wang, C. Chapman, G.C. Schatz, E.A. Weiss. The distance-dependence of inter-particle energy transfer in the near-infrared within electrostatic assemblies of PbS quantum dots. ACS Nano 11, 5041 (2017). https://doi.org/10.1021/acsnano.7b01778
M. Sykora, A.Y. Koposov, J.A. McGuire, R.K. Schulze, O. Tretiak, J.M. Pietryga, V.I. Klimov. Effect of air exposure on surface properties, electronic structure, and carrier relaxation in PbSe nanocrystals. ACS Nano 4, 2021 (2012). https://doi.org/10.1021/nn100131w
S. Kundu, A. Patra. Nanoscale strategies for light harvesting. Chem. Rev. 117, 712 (2017). https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.6b00036
C.S. Ponseca Jr., P. Chabera, J. Uhlig, P. Persson, V. Sundstr?om. Ultrafast electron dynamics in solar energy conversion. Chem. Rev. 117, 10940 (2017). https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.6b00807
R.D. Harris, V.A. Amin, B. Lau, E.A. Weiss. Role of interligand coupling in determining the interfacial electronic structure of colloidal CdS quantum dots. ACS Nano 10, 1395 (2016). https://doi.org/10.1021/acsnano.5b06837
A.Ch.A. Silva, S.W. da Silva, P.C. Morais, N.O. Dantas. Shell thickness modulation in ultrasmall CdSe/CdSxSe1?x/CdS core/shell quantum dots via 1-thioglycerol. ACS Nano 8, 1913 (2014). https://doi.org/10.1021/nn406478f
Y.Q. Zhang, X.A. Cao. Optical characterization of CdSe quantum dots with metal chalcogenide ligands in solutions and solids. Appl. Phys. Lett. 99, 023106 (2011). https://doi.org/10.1063/1.3610456
S.K. Sarkar, G. Hodes. Charge overlap interaction in quantum dot films: Time dependence and suppression by cyanide adsorption. J. Phys. Chem. B. 109, 7214 (2005). https://doi.org/10.1021/jp044465d
Y. Nosaka, K. Yamaguchi, H. Miyama, H. Hayashi. Reversible adsorption-enhanced quantum confinement in semiconductor quantum dots. Appl. Phys. Lett. 81, 5045 (2002). https://doi.org/10.1063/1.1532109
D.I. Kim, M.A. Islam, L. Avila, I.P. Herman. Contribution of the loss of nanocrystal ligands to interdot coupling in films of small CdSe/1-thioglycerol nanocrystals. J. Phys. Chem. B 107, 6318 (2003). https://doi.org/10.1021/jp030168h
N.V. Bondar, M.S. Brodin, N.A. Matveevskaya. Influence of surface and polarization effects on electronic excitation energy transfer in colloidal solutions and films of ZnSe quantum dots. Low Temp. Phys. 44, 1532 (2018). https://doi.org/10.1063/1.5062158
B. Goswami, S. Pal, P. Sarkar. Theoretical studies of the effect of surface passivation on structural, electronic, and optical properties of zinc selenide clusters Phys. Rev. B 76, 045323 (2007). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.76.045323
Y. Nosaka. Finite depth spherical well model for excited states of ultrasmall semiconductor particles. An applicat-lon. J. Phys. Chem. 95, 5054 (1991). https://doi.org/10.1021/j100166a028
G.B. Grigoryan, A.V. Rodina, A.L. Efros. Confined excitons and biexcitons in semiconductor microcrystals embedded in an insulating glass matrix. Fiz. Tverd. Tela 32, 3512 (1990).
P. Schapotschnikow, B. Hommersom, T.J.H. Vlugt. Adsorption and binding of ligands to CdSe nanocrystals. J. Phys. Chem. C. 113, 12690 (2009). https://doi.org/10.1021/jp903291d
Boon-Kin Pong, B.L. Trout, Jim-Yang Lee. Modified ligand-exchange for efficient solubilization of CdSe/ZnS quantum dots in water: A procedure guided by computational studies. Langmuir 24, 5270 (2008). https://doi.org/10.1021/la703431j
S. Baskoutas, A.F. Terzis. Size-dependent band gap of colloidal quantum dots. J. Appl. Phys. 99, 013708 (2006). https://doi.org/10.1063/1.2158502
J. Eilers, J. van Hest, A. Meijerink, C. de Mello Donega. Unravelling the size and temperature dependence of exciton lifetimes in colloidal ZnSe quantum dots. J. Phys. Chem. C. 118, 23313 (2014). https://doi.org/10.1021/jp5038238
V.A. Amin, K.O. Aruda, B. Lau, A.M. Rasmussen, K. Edme, E.A.Weiss. Dependence of the band gap of CdSe quantum dots on the surface coverage and binding mode of an exciton-delocalizing ligand, methylthiophenolate. J. Phys. Chem. C. 119, 19423 (2005). https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.5b04306
N.V. Bondar, M.S. Brodin, A.M. Brodin, N.A. Matveevskaya. Photoluminescence and confinement of excitons in disordered porous films. Semiconductors 50, 346 (2016). https://doi.org/10.1134/S1063782616030039
N.V. Bondar, M.S. Brodin. Free and bound states of excitons in a percolation cluster of ZnSe quantum dots in a dielectric matrix. Low Temp. Phys. 37, 1026 (2011). https://doi.org/10.1063/1.3674196
N.V. Bondar, M.S. Brodyn, N.A. Matveevskaya, T.G. Beynik. Electronic excitation energy transfer in an array of CdS quantum dots on a quasi-two-dimensional surface. Semiconductors 53, 188 (2019). https://doi.org/10.1134/S1063782619020040
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
