Рекомбинационная фотолюминесценция наноструктурного оксида алюминия при ВУФ возбуждении

Abstract

Исследованы процессы фотолюминесценции монокристаллических и наноструктурных оксидных диэлектриков. Разработана физическая модель, созданы алгоритм и программа для моделирования процессов фотолюминесценции с учетом заряжения приповерхностных слоев, процессов переноса, туннельной рекомбинации носителей заряда и особенностей наноструктурного состояния исследуемых образцов оксида алюминия (изменения ширины запрещенной зоны и энергетической глубины ловушек, рассеяния электронов на границах наночастиц, а также изменения ширины линии свечения и времени релаксации возбуждения). Выполнены расчеты указанных процессов, выявлены особенности рекомбинационной фотолюминесценции в наноструктурном образце в сравнении с монокристаллическим аналогом. Получены количественные данные о влиянии размерных зависимостей на спектрально-кинетические свойства исследуемых наноматериалов. Установлены общие закономерности и особенности фотолюминесценции в наноразмерном Al2O3 при различных параметрах возбуждения.

The photoluminescence processes of single crystal and nanostructured oxide dielectrics were investigated. The physical model was described; the algorithm and the program were developed for simulating of the photoluminescence taking into account the surface layers charging, transport processes and tunneling recombination of charge carriers, nanocrystalline state features of the alumina samples under investigation (chang in the band gap, energy depth of the traps, emission line width, relaxation time of the excitation and phonon spectrum, the electron scattering at the nanoparticle boundaries). Calculations of these processes were performed; the features of recombination luminescence in nanostructured sample in comparison with single crystal analog were identified. Quantitative data about influence on the size dependence of the spectral and kinetic properties of the nanomaterial under investigation were obtained. General regularities and features of photoluminescence in nanoscale Al2O3 at different excitation parameters are found.