Ученые вуза изучили фундаментальные свойства полупроводниковых частиц

09:30, 20 августа 2020

Результаты исследования опубликованы в монографии Core/Shell Quantum Dots

Особые свойства нанокристаллов InP/ZnS превращают их в люминофоры нового поколения. Фото: Вячеслав Тащилин.

Ученые НОЦ «Наноматериалы и нанотехнологии» Уральского федерального университета Сергей Савченко, Александр Вохминцев, Илья Вайнштейн исследовали фундаментальные оптические свойства точек ядро/оболочка InP/ZnS. Результаты работы коллектив представил в монографии Core/Shell Quantum Dots: Synthesis, Properties and Devices научного издательства Springer, в которой опубликовал главу Exciton–Phonon Interactions and Temperature Behavior of Optical Spectra in Core/Shell InP/ZnS Quantum Dots.

«Исследуемые наномасштабные объекты являются полупроводниковыми кристаллами, структура которых в некотором роде напоминает луковицу или конфету с начинкой из фосфида индия, завернутого в обертку из сульфида цинка», — рассказывает директор НОЦ НАНОТЕХ Илья Вайнштейн.

В главе авторы описывают особенности взаимодействия мельчайших частиц со светом и возможные механизмы влияния различных структурных параметров на такие процессы. Предложенный оригинальный подход позволяет анализировать различные низкоразмерные системы, оптические характеристики которых чувствительны к распределению разных структурных параметров.

«Исследованные полупроводниковые нанокристаллы демонстрируют эффект квантового ограничения, который позволяет настраивать их спектральные характеристики, например, цвет свечения, посредством изменения размера частиц», — поясняют авторы исследования.

Ученые изучили оптические свойства ансамблей нанокристаллов InP/ZnS со средним диаметром чуть более 2 нанометров при комнатной и при низких температурах вплоть до 6.5 Кельвин. Проведенные исследования на основе анализа эффектов атомного беспорядка позволили определить энергетическую структуру экситоноподобных возбуждений в электронной подсистеме этих уникальных объектов, а также фундаментальные параметры их взаимодействия с колебательными квантами в кристаллической решетке. Полученные уральскими учеными знания позволят глубже проникнуть в закономерности формирования размерно-зависимых оптических свойств и помогут поднять на новую высоту потенциал их применения для базовых фотонных технологий.

В настоящее время структуры пониженной размерности являются неиссякаемым источником уникальных свойств, открывающих новые прикладные горизонты для опто- и наноэлектроники, фотоники и других высокотехнологических отраслей.

«Низкая токсичность по сравнению с популярными аналогами на основе других материалов, прецизионные оптические характеристики и высокий квантовый выход люминесценции превращают нанокристаллы InP/ZnS в люминофоры нового поколения, которые могут без ограничений использоваться как в потребительских товарах, так и в биомедицине для тераностики многих заболеваний», — констатирует младший научный сотрудник НОЦ Сергей Савченко.