Preview

Российские нанотехнологии

Расширенный поиск

ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОНОАКЦЕПТОРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА ЛАЗЕРНОЕ ВЫЖИГАНИЕ ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ ГИБРИДНЫХ НАНОЧАСТИЦ КРЕМНИЯ Si/SiOx

Полный текст:

Аннотация

Исследована роль окружения на динамику процессов фотовыжигания интенсивности красно-инфракрасной фотолюминесценции (ФЛ) гибридных наночастиц кремния (нчSi/SiOx) при возбуждении непрерывным лазерным излучением (410 и 635 нм) в различных средах (в атмосфере гелия или кислорода при пониженных давлениях, в растворах четыреххлористого углерода, в полимерных матрицах и в вакууме). Установлено, что присутствие электроноакцепторных молекул или соединений  в компонентах среды увеличивает скорость фотовыжигания люминесценции (фоточувствительность) нчSi/SiOx. Наименьшая фоточувствительность наблюдается, когда наночастицы находятся  в вакууме или в атмосфере гелия. Показано, что скорость фотовыжигания зависит от длины волны возбуждающего излучения. Предложен механизм фоточувствительности нчSi/SiOx, основанный на перезарядке центров, участвующих в процессе фотолюминесценции и находящихся в оксидной оболочке или на интерфейсе «ядро—оболочка».

Об авторах

А. О. Рыбалтовский
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, НИИ ядерной физики имени Д.В. Скобельцына
Россия

119991, Москва, Ленинские горы, 1, стр. 2



Ю. С. Заворотный
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, НИИ ядерной физики имени Д.В. Скобельцына
Россия

119991, Москва, Ленинские горы, 1, стр. 2



А. А. Ищенко
Московский технологический университет, Институт тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова
Россия

119571, Москва, просп. Вернадского, 86



А. Е. Паршуткин
Московский технологический университет, Институт тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова
Россия

119571, Москва, просп. Вернадского, 86



В. А. Радциг
Институт химической физики РАН имени Н.Н. Семенова
Россия

119991, Москва, ул. Косыгина, 4



А. П. Свиридов
ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» Российской академии наук
Россия

119333, Москва, Ленинский просп., 59



Е. Д. Фекличев
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия

Химический факультет.

119991, Москва, Ленинские горы, 1, стр. 3



В. Н. Баграташвили
ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» Российской академии наук; Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия

Химический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова.

119333, Москва, Ленинский просп., 59; 119991, Москва, Ленинские горы, 1, стр. 3



Список литературы

1. Brandt M.S., Stutzman V. Spin-dependent effects in porous silicon // Appl. Phys. Lett. 1992. V. 161. P. 2569–2571.

2. Singh P.K., Lakshmikumar S.T. Quenching and recovery of photoluminescence intensity of silicon nanoparticles embedded in optically transparent polymers // Semiconductor Sci. Technol. 2002. V. 17. P. 1123–1127.

3. Kirkey W.D., Sahoo Y., Li X., He Y., Swihart M.T., Cartwright A.N., Bruckenstein S., Prasad P.N. Quasi-reversible photoluminescence quenching of stable dispersions of silicon nanoparticles // J. Mater. Chem. 2005. V. 15. P. 2028–2034.

4. Godefroo S., Hayne M., Jivanesku M., Stesmans A., Zacharias M., Lebedev O.I., Van Tendeloo G., Moshchalkov V.V. Classification and control of the origin of photoluminescence from Si nanocrystals // Nature Nanotechol. 2008. V. 3. P. 174–178.

5. Mantey K., Kwit M.K., Hayfeeh M.H., Kumar A., Stephanson L.D., Nelson A.J. Measurement of the photostability of silicon nanoparticles under UVA and near infrared irradiation // J. Appl. Phys. 2010. V. 107. № 6. P. 064316 (5).

6. Bagratashvili V.N., Dorofeev S.G., Ischenko A.A., Kononov N.N., Panchenko V.Ya., Rybaltovskii A.O., Sviridov A.P., Senkov S.N., Tsypina S.I., Yusupov V.I., Yuvchenko S.A., Zimnyakov D.A. Effects of laser-induced quenching and restoration of photoluminescence in hybrid Si/SiOx nanoparticles // Laser Phys. Lett. 2013. V. 10. P. 095901 (7).

7. Dittrich T., Konstantinova E.A., Timoshenko V.Yu.. Influence of molecule adsorption on porous silicon photoluminescence // Thin Solid Films. 1995. V. 255. № 1–2. P. 238–240.

8. Fujii M., Kovalev D., Goller B., Minobe S., Hayashi S., Timoshenko V.Yu. Time-resolved photoluminescence studies of the energy transfer from excitons confined in Si nanocrystals to oxygen molecules // Phys. Rev. B. 2005. V. 72. № 16. P. 165321 (8).

9. Wolkin M.V., Jorne J., Fauchet P.M., Allan G., Delurue C. Electronic states and luminescence in porous silicon quntum dots: the role of oxygen // Phys.Rev.Lett. 1999. V. 82. № 1. P. 197–200.

10. Рыбалтовский А.О., Заворотный Ю.С., Свиридов А.П., Фекличев Е.Д., Ищенко А.А., Баграташвили В.Н. Широкополосная люминесценция гибридных наночастиц Si/SiOx, полученных из монооксида кремния // Российские нанотехнологии. 2015. Т. 10. № 9–10. C. 106–115.

11. Дорофеев С.Г., Кононов Н.Н., Фетисов Г.В., Ищенко А.А. Льяо Д.-Дж. Нанокристаллический кремний, полученный из SiO // Нанотехника. 2010. Т. 3. № 23. С. 3–12.

12. Дорофеев С.Г., Кононов Н.Н., Ищенко А.А. Новый способ получения флуоресцентных гидрофильных наночастиц на основе кремния // Нанотехника, 2012. Т. 29. № 1. С. 62–64.

13. Rybaltovskiy A.O, Ischenko A.A., Zavorotny Y.S., Garshev A.V., Dorofeev S.G., Kononov N.N., Minaev N.V., Minaeva S.A., Sviridov A.P., Timashev P.S., Khodos I.I., Yusupov V.I., Lazov M.A., Panchenko V.Ya, Bagratashvili V.N. Synthesis of photoluminescent Si/SiOx core/shell nanoparticles by thermal disproportionation of SiO: structural and spectral characterization // J. Mater. Sci. 2015. V. 50. № 5. P. 2247–2256.

14. Dorofeev S.G., Ischenko A.A., Kononov N.N., Fetisov G.V. Effect of annealing temperature on the optical properties of nanosilicon produced from silicon monoxide // Curr. Appl. Phys. 2012. V. 12. P. 718–725.

15. Osminkina L.A., Tamarov K.P., Sviridov A.P., Galkin R.A., Gongalsky M.B., Solovyev V.V., Kudryavtseva A.A., Timoschenko V Yu. Photoluminescent biocompatible silicon nanoparticles for cancer theranostic applications // J. Biophotonics. 2012. V. 5. P. 529–535.

16. Баграташвили В.Н., Дорофеев С.Г., Ищенко А.А., Колташев В.В., Кононов Н.Н., Крутикова А.А., Рыбалтовский А.О., Фетисов Г.В. Иммобилизация люминесцирующего нанокремния в матрицах микродисперсного политерафторэтилена с помощью сверхкритического диоксида углерода // Сверхкритические флюиды: теория и практика. 2010. Т. 5. № 2. C. 79–89.

17. Apel P.Yu., Dmitriev S.N. Micro-and nanoporous materials produced using accelerated heavy ion beams // Adv. Nat. Sci. Nanosci. Nanotechnol. 2011. V. 2. P. 013002 (8).

18. Рыбалтовский А.О., Бузник В.М., Заворотный Ю.С., Тимашев П.С., Чурбанов С.Н., Баграташвили В.Н. Люминесцирующие композиты на основе пористых пленок сополимера тетрафторэтилена, полученные с помощью диффузионного внедрения полупроводниковых наночастиц в СКФ среде // Сверхкритические флюиды: теория и практика. 2017. Т. 12. № 3. C. 20–30.

19. Кикоин А.К., Кикоин И.К. Общий курс физики. Молекулярная физика. Издание второе, переработанное. М.: Наука, 1976. 480 с.

20. Бирюков Д.Ю., Зацепин А.Ф. Уравнение температурной зависимости ФЛ полупроводниковых КТ // ФТТ. 2014. Т. 56. № 3. С. 611–614.

21. Rinnert H., Jambois O., Vergnatt M.. Photoluminescence properties of size-controlled silicon nanocrystals at low temperatures // J. Appl. Phys. 2009. V. 106. P. 023501 (7).

22. Гусев О.Б., Поддубный А.Н., Прокофьев А.А., Яссиевич И.Н. Излучение кремниевых нанокристаллов. Обзор // Физика и техника полупроводников. 2013. Т. 47. № 2. C. 147–167.

23. Kovalev D., Gross E., Kunzner N., Koch F., Timoshenko V.Yu., Fujii M.. Resonant electronic energy transfer from excitons confined in silicon nanocrystals to oxygen molecules // Phys. Rev. Lett. 2002. V. 89. № 13. P. 1374029 (4).

24. Gongalsky M.B., Konstantinova E.A., Osminkina L.A., Timoshen- ko V.Yu. Detection of singlet oxygen in photoexcited porous silicon nanocrystals by photoluminescence measurements // Semiconductors. 2010. V. 44. № 1. P. 89–92.

25. Halliwell B. and Gutteridge J.M.C. Free radicals in biology and medicine. Oxford University Press. 2000. 823 p.

26. Zacharias M., Hiller D., Hartel A., Gutch S. Defect engineering of Si nanocrystal interfaces // Phys. Stat. Sol. A. 2012. V. 209. № 12. P. 2449–2454.

27. Gullis A., Canham L.T., Calcott P.D.J. The structural and lluminescence properties of porous silica // J. Appl. Phys. 1997. V. 82. P. 909–965.

28. Герт А.В., Яссиевич И.Н. Роль поверхностных автолокализованных экситонов в энергетической релаксации фотовозбужденных кремниевых нанокристаллов // Физика и техника полупроводников. 2015. Т. 49. № 4. С. 503–508.

29. Delerue C., Allan G., Reynaud C., Guillois O., Ledoux G., Huisken F. Multiexponential photoluminescence decay in indirectgap semiconductor nanocrystals // Phys. Rev. B. 2006. V. 73. P. 235318 (4).


Просмотров: 63


ISSN 1992-7223 (Print)