Люминесцентные свойства и фотометрические характеристики наноструктур с квантовыми точками InP/ZnS : магистерская диссертация

Abstract

В работе проведено исследование оптических характеристик коллоидных квантовых точек (КТ) InP/ZnS различных размеров (QD-1, QD-2, QD-3) и композитных наноструктур анодированного оксида алюминия (AAО) с КТ методами спектрофотометрии и люминесцентной спектроскопии. Выполнен литературный обзор, касающийся электронных состояний в идеальном нанокристалле (НК), синтеза КТ на основе InP, использования НК для создания нанокомпозитов и расчёта цветовых характеристик излучателей. Описаны методики подготовки образцов и проведения измерений спектров оптического поглощения (ОП) и фотолюминесценции (ФЛ). По анализу спектров ОП КТ определены значения энергий оптических переходов. Полосы с наименьшей энергией соответствуют первому экситонному пику поглощения ядра InP. Другие могут быть приписаны оболочке из ZnS. По синему сдвигу осуществлена оценка размера ядер образцов КТ. Для QD-1 исследована температурная зависимость первого экситонного пика поглощения. Спектры ФЛ позволяют предположить, что полосы свечения формируются как экситонными переходами, так и дефектами кристаллической решётки ядра InP. Синтезирован ряд структур нанопористого оксида алюминия, отожженного при различных температурах, с осаждёнными КТ и исследована их ФЛ. Показано, что после осаждения в AAО НК InP/ZnS, сохраняют свои флуоресцентные свойства, следовательно, можно говорить об успешном создании композитных люминофоров InP/ZnS@AAO. Обсуждаются цветовые характеристики изучаемых образцов.

This study deals with the investigation of optical characteristics of differently sized InP/ZnS colloidal quantum dots (QD-1, QD-2, QD-3) and composite nanostrucrures of anodic aluminum oxide with QDs by means of spectrophotometry and luminescence spectroscopy techniques. The literature review concerning electronic states in an ideal nanocrystal (NC), synthesis of InP-based QDs, use of NCs for creating nanocomposites and calculating color characteristics of emitters was carried out. The methods of sample preparation and measurements of optical absorption (OA) and photoluminescence (PL) spectra are described. Values of optical transition energies are determined according to the analysis of QD OA spectra. The bands with the lowest energy correspond to the first exciton absorption peak of the InP core. The other transitions can be attributed to the ZnS shell. The core size of the QD samples was evaluated using the blue shift. The temperature dependence of the first exciton absorption peak was investigated for the QD-1. PL spectra of QDs indicate that the emission bands are formed by exciton transitions and defects of the InP crystal lattice. A series of structures of nanoporous aluminum oxide, annealed at different temperatures, with deposited QDs were synthesized and their PL were studied. Fluorescent properties of the QDs are found to be retained after the deposition, therefore, InP/ZnS@AAO composite phosphors were successfully created. Сolor characteristics of the samples under study are discussed.