Власні дефекти в квантових точках CdZnS

Автор(и)

  • Ігор Мирославович Купчак Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України, Україна https://orcid.org/0000-0002-6534-0378
  • Дмитро Васильович Корбутяк Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України, Україна
  • Наталя Федорівна Серпак Вінницький національний медичний університет ім. М.І. Пирогова, Україна

DOI:

https://doi.org/10.18524/1815-7459.2020.2.202478

Ключові слова:

квантові точки, дефекти, вакансія, CdZnS, метод функціоналу густини

Анотація

Дефекти у квантових точках можуть впливати на їх оптичні характеристики, створюючи додаткові канали випромінювальної та безвипромінювальної рекомбінації.Методом функціоналу густини проведено розрахунки структурних та електронних характеристик вакансій металу (кадмій, цинк)та міжвузлової сірки, як найбільш імовірних типів дефектіву нанокристалах Cd1-xZnxS. Розраховано повну та парціальну густину електронних станів, проведено аналіз структурної релаксації. Виходячи з отриманих теоретичних результатів та наявних експериментальних даних зроблено висновок, що з усіх розглянутих типів дефектів лише вакансії кадмію можуть бути центрами випромінювальної рекомбінації у квантових точках Cd1-xZnxS.

Посилання

. D.V. Korbutyak, O.V. Kovalenko, S.I. Budzulyak, S.M. Kalytchuk, I.M Kupchak. Light-emitting properties of A2B6 semiconductor quantum dots // Ukr. J. Phys. Rev., 7, pp.48-95 (2012).

. С.В. Сорокин, С.В. Гронин, И.В. Седова, et al.. Молекулярно-пучковая эпитаксия гетероструктур широкозонных соединений А2В6 для низкопороговых лазеров с оптической и электронной накачкой // ФТП., 49(3), ст.342-34 (2015)

. A. Mukherjee, B. Satpati, S.R. Bhattacharyya, R. Ghosh, P. Mitra. Synthesis of nanocrystalline CdS thin film by SILAR and their characterization. // Phys. E., 65, pp.51-55 (2015)

. S. Wang, W. Dong, X. Fang, et al. CdS and CdSe quantum dot co-sensitized nanocrystalline TiO2 electrode: Quantum dot distribution, thickness optimization, and the enhanced photovoltaic performance. // J. Power. Sources.,273, pp.645-653 (2015)

. M. Tomakin, M. Altunbaş, E. Bacaksiz, S. Çelik. Current transport mechanism in CdS thin films prepared by vacuum evaporation method at substrate temperatures below room temperature. // Thin Solid Films., 520(7), pp.2532-2536 (2012)

. Y. Li, S.Q. Yuan, X.J. Li. White light emission from CdS/Si nanoheterostructure array. // Mater. Lett., 136, pp.67-70 (2014)

. T. Inoshita, H. Sakaki. Electron-phonon interaction and the so-called phonon bottleneck effect in semiconductor quantum dots // Phys. B., 227(1-4), pp. 373-377 (1996)

. U. Bockelmann, T. Egeler. Electron relaxation in quantum dots by means of Auger processes // Phys. Rev. B., 46(23), pp.15574-15577 (1992)

. A.V. Fedorov, A.V. Baranov, I.D. Rukhlenko, T.S. Perova, K. Berwick. Quantum dot energy relaxation mediated by plasmon emission in doped covalent semiconductor heterostructures // Phys. Rev. B., 76(4), pp.045332 (2007)

. M.P. Lima, L. Cabral, E. Margapoti, et al. Defect-induced magnetism in II-VI quantum dots // Phys. Rev. B., 99(1), pp.014424 (2019)

. V.A. Smyntyna, V.M. Skobeeva, K.A. Verheles, N.V. Malushin. Influence of technology on the formation of luminescence centers in cds quantum dots // Journal of Nano- and Electronic Physics., 11(3), pp.05031 (2019)

. S.V. Rempel, Y.V. Kuznetsova, I.D. Popov, A.A. Rempel. Impact of the matrix on optical properties of nanocomposites with CdS QDs // J. Alloys. Compd., 823, pp.153811 (2020)

. T. Lee, K. Shimura, D. Kim. Surface modification effects on defect-related photoluminescence in colloidal CdS quantum dots // Phys. Chem. Chem. Phys., 20(17), pp.11954-11958 (2018)

. В.М. Скобеева, В.А. Смынтына, О.И. Свиридова, Д.А. Струц, А.В. Тюрин. Оптические свойства нанокристаллов сульфида кадмия, полученных золь-гель методом в желатине // Журнал прикладной спектроскопии.б 75(4), pp.556-562 (2008)

. В. Сминтина, Б. Семененко, В. Скобєєва, М. Малушин. Вплив поверхні нанокристалів CdS на їхні люмінесцентні властивості // Електроніка та інформаційні технології; 2, pp.45-50 (2012)

. P. Mandal, S.S. Talwar, S.S. Major, R.S. Srinivasa. Orange-red luminescence from Cu doped CdS nanophosphor prepared using mixed Langmuir–Blodgett multilayers // J. Chem. Phys., 128(11), pp.114703 (2008)

. H. Lee, H. Yang, P.H. Holloway. Functionalized CdS nanospheres and nanorods // Phys B., 404(22), pp.4364-4369 (2009)

. S.Q. Yuan, P.F. Ji, Y. Li, Y.L. Song, F.Q. Zhou. Unusual blueshifting of optical band gap of CdS nanocrystals through a chemical bath deposition method // Adv. Optoelectron., 2015, pp.1-5 (2015)

. І.М. Купчак, Н.Ф. Серпак, О.А. Капуш, Д.В. Корбутяк. Електронні характеристики поверхневих вакансій у нанокристалах CdS // Фізика і хімія твердого тіла.,19(1), pp.34-39 (2018)

. L. Kumari, A.K. Kar. Compositional variation dependent colour tuning and observation of Förster resonant energy transfer in Cd1-xZnxS nanomaterials // New J. Chem., 44(3), pp.870-883 (2020)

. A.G. Milekhin, N.A. Yeryukov, L.L. Sveshnikova, et al. CdZnS quantum dots formed by the Langmuir-Blodgett technique // J. Vac. Sci. Technol. B, 31(4), pp.04D109 (2013).

. D.V. Korbutyak, V.P Kladko, N.V. Safryuk, et al. Synthesis, Luminescent and structural properties of the Cd1 – xCuxS and Cd1 – xZnxS nanocrystals // J. Nano- Electron. Phys., 9(5), pp. 05024 (2017)

. K. Wu, H. Li, V.I. Klimov. Tandem luminescent solar concentrators based on engineered quantum dots // Nat Photonics.,12(2), pp.105-110 (2018)

. S. Muruganandam, G. Anbalagan, G. Murugadoss. Synthesis and structural, optical and thermal properties of CdS:Zn2+ nanoparticles // Appl Nanosci. 4(8), pp.1013-1019 (2014)

. P. Giannozzi, S. Baroni, N. Bonini, et al. QUANTUM ESPRESSO: a modular and open-source software project for quantum simulations of materials // J. Phys. Condens. Matter., 21(39), pp.395502 (2009)

. G.L. Martyna, M.E. Tuckerman. A reciprocal space based method for treating long range interactions in ab initio and force-field-based calculations in clusters // J. Chem. Phys., 110(6), pp.:2810 (1999)

. J.P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof. Generalized Gradient Approximation Made Simple // Phys Rev Lett., 77(18), pp.3865-3868 (1996)

. M. Methfessel, A.T. Paxton. High-precision sampling for Brillouin-zone integration in metals // Phys Rev B., 40(6), pp.3616-3621 (1989)

. A. Puzder, A.J. Williamson, F. Gygi, G. Galli. Self-healing of CdSe nanocrystals: First-principles calculations // Phys Rev Lett., 92(21), pp.1-4 ( 2004)

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-07-01

Номер

Том 17 № 2 (2020)

Розділ

Оптичні, оптоелектронні і радіаційні сенсори

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Сенсорна електроніка і мікросистемні технології

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Авторське право переходить Видавцю.