УДК: 546.48, 546.23, 24, 221.148

Коэффициенты экстинкции и люминесценция гетероструктур CdSe/CdTe, CdTe/CdSe и CdTe/CdS на основе коллоидных нанокристаллов CdSe и CdTe

Дирин Д.Н., Соколикова М.С., Васильев Р.Б., Гаськов А.М.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Дирин Д.Н., Соколикова М.С., Васильев Р.Б., Гаськов А.М. Коэффициенты экстинкции и люминесценция гетероструктур CdSe/CdTe, CdTe/CdSe и CdTe/CdS на основе коллоидных нанокристаллов CdSe и CdTe // Оптический журнал. 2011. Т. 78. № 11. С. 3–10.

Dirin D.N., Sokolikova M.S., Vasiliev R.B., Gaskov A.M. Extinction and luminescence coefficients of CdSe/CdTe, CdTe/CdSe, and CdTe/CdS heterostructures based on colloidal CdSe and CdTe nanocrystals [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2011. V. 78. № 11. P. 3–10.

Ссылка на англоязычную версию:

D. N. Dirin, M. S. Sokolikova, A. M. Gaskov, and R. B. Vasilev, "Extinction and luminescence coefficients of CdSe/CdTe, CdTe/CdSe, and CdTe/CdS heterostructures based on colloidal CdSe and CdTe nanocrystals," Journal of Optical Technology. 78(11), 693-698 (2011). https://doi.org/10.1364/JOT.78.000693

Аннотация:

Исследованы оптические свойства коллоидных гетероструктур CdSe/CdTe, CdTe/CdSe и CdTe/CdS, синтезированных путем наращивания оболочки на нанокристаллах CdSe и CdTe. Определены коэффициенты экстинкции первой экситонной полосы поглощения и коэффициенты экстинкции на 400 нм в зависимости от количества материала оболочки, добавленного в ходе роста гетероструктур. Показано, что полученные гетероструктуры имеют коэффициенты экстинкции на 1–2 порядка большие, чем исходные ядра: до 0,3×107 см–1 М–1 в случае CdTe/CdS и CdTe/CdSe и до 1,6×107 см–1 М–1 в случае CdSe/CdTe. Для гетероструктур CdSe/CdTe показана возможность контроля длины волны люминесценции в диапазоне 550–950 нм в зависимости от размеров оболочки.

Ключевые слова:

квантовые точки, нанокристаллы полупроводников, гетероструктуры, коэффициенты экстинкции, люминофоры

Благодарность:

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ № 07-03-00843. Исследования методом ПЭМ проведены на микроскопе LEO912 AB OMEGA в ЦКП МГУ.

Коды OCIS: 160.2100, 160.4236, 160.6000

Список источников:

1. Alivisatos A.P. Semiconductor Clusters, Nanocrystals, and Quantum Dots // Science. 1996. V. 271. P. 933–937.
2. Sun Q., Wang Y.A., Li L.S., Wang D., Zhu T., Xu J., Yang Ch., Li Yo. Bright, Multicoloured Light-Emitting Diodes Based on Quantum Dots // Nature Photonics. 2007. V. 1. P. 717–722.
3. Murray C.B., Norris D.J., Bawendi M.G. Synthesis and Characterization of Nearly Monodisperse CdE (E = S, Se, Te) Semiconductor Nanocrystallites // J. Am. Chem. Soc. 1993. V. 115. P. 8706–8715.
4. Ivanov S.A., Nanda J., Piryatinski A., Achermann M., Balet L.P., Bezel I.V., Anikeeva P.O., Tretiak S., Klimov V.I. Light Amplification Using Inverted Core/Shell Nanocrystals: Towards Lasing in the Single-Exciton Regime // J. Phys. Chem. B. 2004. V. 108. P. 10625–10630.
5. Balet L.P., Ivanov S.A., Piryatinski A., Achermann M., Klimov V.I. Inverted Core/Shell Nanocrystals Continuously Tunable between Type-I and Type-II Localization Regimes // Nano Lett. 2004. V. 4. P. 1485–1488.
6. Kim S., Fisher B., Eisler H.-J., Bawendi M. Type-II Quantum Dots: CdTe/CdSe(Core/Shell) and CdSe/ZnTe(Core/Shell) Heterostructures // J. Am. Chem. Soc. 2003. V. 125. P. 11466–11467.
7. Manna L., Scher E.C., Alivisatos A.P. Synthesis of Soluble and Processable Rod-, Arrow-, Teardrop-, and Tetrapod-Shaped CdSe Nanocrystals // J. Am. Chem. Soc. 2000. V. 122. P. 12700–12706.
8. Talapin D.V., Nelson J.H., Shevchenko E.V., Aloni Sh., Sadtler B., Alivisatos A.P. Seeded Growth of Highly Luminescent CdSe/CdS Nanoheterostructures with Rod and Tetrapod Morphologies // Nano Lett. 2007. V. 7. P. 2951–2959.
9. Milliron D.J., Hughes S.M., Cui Y., Manna L., Li J., Wang L.-W., Alivisatos A.P. Colloidal Nanocrystal Heterostructures with Linear and Branched Topology // Nature. 2004. V. 430. P. 190–195.
10. Kanaras A.G., Sonnichsen C., Liu H., Alivisatos A.P. Controlled Synthesis of Hyperbranched Inorganic Nanocrystals with Rich Three-Dimensional Structures // Nano Lett. 2005. V. 5. P. 2164–2167.
11. Muller J., Lupton J.M., Lagoudakis P.G., Schindler F., Koeppe R., Rogach A.L., Feldmann J., Talapin D.V., Weller H. Wave Function Engineering in Elongated Semiconductor Nanocrystals with Heterogeneous Carrier Confinement // Nano Lett. 2005. V. 5. P. 2044–2049.
12. Yu W.W., Qu L., Guo W., Peng X. Experimental Determination of the Extinction Coefficient of CdTe, CdSe, and CdS Nanocrystals // Chem. Mater. 2003. V. 15. P. 2854–2860.
13. Donega C.M., Koole R. Size Dependence of the Spontaneous Emission Rate and Absorption Cross Section of CdSe and CdTe Quantum Dots // J. Phys. Chem. 2009. V. 113. P. 6511–6520.
14. Kucur E., Boldt F.M., Cavaliere-Jaricot S., Ziegler J., Nann Th. Quantitative Analysis of Cadmium Selenide Nanocrystal Concentration by Comparative Techniques // Anal. Chem. 2007. V. 79. P. 8987–8993.
15. Schmelz O., Mews A., Basche Th., Herrmann A., Mullen K. Supramolecular Complexes from CdSe Nanocrystals and Organic Fluorophors // Langmuir. 2001. V. 17. P. 2861–2865.

16. Striolo A., Ward J., Prausnitz J.M., Parak W.J., Zanchet D., Gerion D., Milliron D., Alivisatos A.P. Molecular Weight, Osmotic Second Virial Coefficient, and Extinction Coefficient of Colloidal CdSe Nanocrystals // J. Phys. Chem. B. 2002. V. 106. P. 5500–5505.
17. Vasiliev R.B., Dirin D.N., Sokolikova M.S., Dorofeev S.G., Vitukhnovsky A.G., Gaskov A.M. Growth of Near-IR Luminescent Colloidal CdTe/CdS Nanoheterostructures Based on CdTe tetrapods // Mend. Comm. 2008. V. 19. P. 128–130.
18. Дирин Д.Н., Васильев Р.Б., Соколикова М.С., Гаськов А.М. Синтез, морфология и оптические свойства коллоидных наногетероструктур CdTe/CdSe и CdTe/CdS на основе тетраподов CdTe // Неорганические материалы. 2011. Т. 47. С. 1–6.
19. Vasiliev R.B., Dorofeev S.G., Dirin D.N., Belov D.A., Kuznetsova T.A. Synthesis and Optical Properties of PbSe and CdSe Colloidal Quantum Dots Capped with Oleic Acid // Mend. Comm. 2004. V. 14. P. 169–171.
20. Fiore A., Mastria R., Lupo M.G., Lanzani G., Giannini C., Carlino E., Morello G., De Giorgi M., Li Y., Cingolani R., Manna L. Tetrapod-Shaped Colloidal Nanocrystals of II–VI Semiconductors Prepared by Seeded Growth // J. Am. Chem. Soc. 2009. V. 131. P. 2274–2282.
21. Yan Y., Al-Jassim M.M., Jones K.M., Wei S.H., Zhang S.B. Observation and first-principles calculation of buried wurtzite phases in zinc-blende CdTe thin films // Appl. Phys. Lett. 2000. V. 77. P. 1461–1463.
22. Klimov V.I. Optical Nonlinearities and Ultrafast Carrier Dynamics in Semiconductor Nanocrystals // J. Phys. Chem. B. 2000. V. 104. P. 6112–6123.
23. Jasieniak J., Smith L., Embden J., Mulvaney P., Califano M. Re-examination of the Size-Dependent Absorption Properties of CdSe Quantum Dots // J. Phys. Chem. C. 2009. V. 113. P. 19468–19474.
24. Adachi S., Kimura T., Suzuki N. Optical Properties of CdTe: Experiment and Modeling // J. Appl. Phys. 1993. V. 74. P. 3435–3441.
25. Ninomiya S., Adachi S. Optical Properties of Cubic and Hexagonal CdSe // J. Appl. Phys. 1995. V. 78. P. 4681–4689.
26. Ninomiya S., Adachi S. Optical Properties of Wurtzite CdS // J. Appl. Phys. 1995. V. 78. P. 1183–1190.
27. Wei S.-H., Zhang S.B. Structure Stability and Carrier Localization in CdX (X = S, Se, Te) Semiconductors // Phys. Rev. B. 2000. V. 62. P. 6944–6947.
28. Leatherdale C.A., Woo W.-K., Mikulec F.V., Bawendi M.G. On the Absorption Cross Section of CdSe Nanocrystal Quantum Dots // J. Phys. Chem. B. 2002. V. 106. P. 7619–7622.
29. Borchert H., Talapin D. V., Gaponik N., McGinley C., Adam S., Lobo A., Moller Th., Weller H. Relations between the Photoluminescence Efficiency of CdTe Nanocrystals and Their Surface Properties Revealed by Synchrotron XPS // J. Phys. Chem. B. 2003. V. 107. P. 9660–9668.
30. Piryatinski A., Ivanov S.A., Treiak S., Klimov V.I. Effect of Quantum and Dielectric Confinement on the Exciton-Exciton Interaction Energy in Type II Core/Shell Semiconductor Nanocrystals // Nano Lett. 2007. V. 7. P. 108–115.