Главная
Технология и конструирование в электронной аппаратуре, 2020, № 3-4, с. 28-34.
DOI: 10.15222/TKEA2020.3-4.28
УДК 544.774 : 546.48/22
Електронні характеристики квантових точок СdS, що містять дефекти
(українською мовою)
Купчак І. М.1, Корбутяк Д. В.1, Серпак Н. Ф.2

Україна, м. Київ, 1Інститут фізики напівпровідників ім. В. Є. Лашкарьова НАН України; 2Вінницький національний медичний університет ім. М. І. Пирогова.

Методом функціоналу густини з використанням базису плоских хвиль розраховано атомну структуру, густину електронних станів та спектри поглинання квантових точок CdS, що містять власні дефекти та домішки заміщення. Показано, що локальні стани у забороненій зоні таких нанокристалів формуються вакансіями кадмію і можуть бути центрами випромінювальної рекомбінації, тоді як інші утворюють енергетичні рівні або у глибині валентної зони, або поблизу її вершини.

Ключові слова: квантові точки, дефекти, вакансія, CdS, метод функціоналу густини.

Дата подання рукопису 14.04 2020
Використані джерела
  1. Корбутяк Д.В., Коваленко О.В., Будзуляк С.І. та ін. Світловипромінюючі властивості квантових точок напівпровідникових сполук А2В6. Український фізичний журнал. Огляди, 2012, т. 7, № 2, с. 48-95. http://archive.ujp.bitp.kiev.ua/index.php?lang=uk&item=r&id=12 (Ukr)
  2. Klimov V.I. Nanocrystal Quantum Dots., USA, Boca Raton, CRC Press, 2010, 485 p.
  3. Rudko G.Y., Vorona I.P., Fediv V.I. et al. Luminescent and optically detected magnetic resonance studies of CdS/PVA nanocomposite. Nanoscale Research Letters, 2017, vol .12, iss. 1, pp. 130-137. https://doi.org/10.1186/s11671-017-1892-4
  4. Скобеева В.М., Смынтына В.А., Свиридова О.И. и др. Оптические свойства нанокристаллов сульфида кадмия, полученных золь-гель методом в желатине. Журнал прикладной спектроскопии, 2008, т. 75, № 4, с. 556-562. https://doi.org/10.1007/s10812-008-9074-x
  5. Mandal P., Talwar S.S., Major S.S., Srinivasa R.S. Orange-red luminescence from Cu doped CdS nanophosphor prepared using mixed Langmuir-Blodgett multilayers. Journal of Chemical Physics, 2008, vol.128, iss. 11, pp. 114703-114710. https://doi.org/10.1063/1.2888930
  6. Lee H., Yang H., Holloway P.H. Functionalized CdS nanospheres and nanorods. Physica B: Condensed Matter, 2009, vol. 404, iss. 22, p. 4364-4369. https://doi.org/10.1016/J.PHYSB.2009.09.020
  7. Yuan S.Q., Ji P.F., Li Y., Song Y.L., Zhou F.Q. Unusual blueshifting of optical band gap of CdS nanocrystals through a chemical bath deposition method. Advances in OptoElectronics, 2015, vol. 2015, 5 p. https://doi.org/10.1155/2015/317108
  8. Сминтина В., Семененко Б., Скобєєва В., Малушин М. Вплив поверхні нанокристалів CdS на їхні люмінесцентні властивості. Електроніка та інформаційні технології, 2012, № 2, с. 45-50. http://elit.lnu.edu.ua/pdf/2_4.pdf (Ukr)
  9. Купчак І.М., Серпак Н.Ф., Капуш О.А., Корбутяк Д.В. Електронні характеристики поверхневих вакансій у нанокристалах CdS. Фізика і хімія твердого тіла, 2018, т. 19, № 1, с. 34-39. https://doi.org/10.15330/pcss.19.1.34-39
  10. Korbutyak D.V., Kladko V.P., Safryuk N.V. et al. Synthesis, luminescent and structural properties of the Cd1-xCuxS and Cd1-xZnxS nanocrystals, Journal of Nano- and Electronic Physics, 2017, vol. 9, iss. 5, p. 05024. https://doi.org/10.21272/jnep.9(5).05024
  11. Muruganandam S., Anbalagan G., Murugadoss G. Synthesis and structural, optical and thermal properties of CdS:Zn2+ nanoparticles. Applied Nanoscience, 2014, vol. 4, iss. 8, pp. 1013-1019. https://doi.org/10.1007/s13204-013-0284-z
  12. Unni C., Philip D., Smitha S.L. et al. Aqueous synthesis and characterization of CdS, CdS:Zn(2+) and CdS:Cu(2+) quantum dots. Spectrochimica Acta, Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 2009, vol. 72, iss. 4, pp. 827-832. https://doi.org/10.1016/j.saa.2008.11.027
  13. Orii T., Kaito S., Matsuishi K. et al. Photoluminescence of CdS nanoparticles suspended in vacuum and its temperature increase by laser irradiation. Journal of Physics: Condensed Matter, 2002, vol. 14, iss. 41, pp. 9743-9752. https://doi.org/10.1088/0953-8984/14/41/329
  14. Giannozzi P., Baroni S., Bonini N. et al. QUANTUM ESPRESSO: a modular and open-source software project for quantum simulations of materials. Journal of Physics: Condensed Matter, 2009, vol. 21, iss. 39, pp. 395502-395541. http://stacks.iop.org/0953-8984/21/i=39/a=395502
  15. Perdew J.P., Burke K., Ernzerhof M. Generalized Gradient Approximation made simple. Physical Review Letters, 1996, vol. 77, iss. 18, pp. 3865-3868. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.3865
  16. Methfessel M., Paxton A.T. High-precision sampling for Brillouin-zone integration in metals. Physical Review B, 1989, vol. 40, iss. 6, pp. 3616-3621. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.40.3616
  17. Fletcher R. Newton-like methods. In book: Practical Methods of Optimization. USA, NJ, John Wiley & Sons, Ltd, 2010, 436 p. https://doi.org/10.1002/9781118723203.ch3
  18. Kasuya A., Sivamohan R., Barnakov Y.A. et al. Ultra-stable nanoparticles of CdSe revealed from mass spectrometry. Nature Materials, 2004, vol. 3, pp. 99-102. https://doi.org/10.1038/nmat1056.
  19. Puzder A., Williamson A.J., Gygi F., Galli G. Self-healing of CdSe nanocrystals: first-principles calculations. Physical Review Letters, 2004, vol. 92, iss. 21, 4 p. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.92.217401
  20. Pathan H.M., Desai J.D., Lokhande C.D. Modified chemical deposition and physico-chemical properties of copper sulphide (Cu2S) thin films. Applied Surface Science, 2002, vol. 202, iss. 1-2, pp. 47-56. https://doi.org/10.1016/S0169-4332(02)00843-7
  21. Hassan A., Zhang X., Liu X., et. al. ACS Nano, 2017, vol. 11, iss. 10, pp. 10070-10076. https://doi.org/10.1021/acsnano.7b04414
  22. Zhang N., Liu X., Wei Z. et al. Cell imaging using two-photon excited CdS fluorescent quantum dots working within the biological window. Nanomaterials, 2019, vol. 9, iss. 3, p. 369. https://doi.org/10.3390/nano9030369
  23. Xu X., Zhao Ya., Sie E.J. et.al. Dynamics of bound exciton complexes in CdS nanobelts. ACS Nano, 2011, vol. 5, iss. 5, pp. 3660-3669. https://doi.org/10.1021/nn2008832