Time-resolved photoluminescence study of ^CuInS ₂/^ZnS nanocrystals

Abstract

The emission mechanism in ZnS-capped 3-nm CuInS 2 nanocrystals was studied by using time-resolved photoluminescence (TRPL). A typical TRPL spectrum demonstrates two broad emission bands. The spectral shifts as functions of the excitation power density and delay times from the excitation moment prove that both emission bands originate from donor-acceptor pair recombinations. Moreover, the temperature-dependent TRPL measurement revealed the importance of trapping sites in the emission mechanism of CuInS 2 nanocrystals.

Optimization of the recipe for the synthesis of CuInS2/ZnS nanocrystals supported by mechanistic considerations

“…The other slow decay was dominated after ZnS growth, meaning that it originated from band to donor/acceptor or donor-acceptor emission [24,53]. Both time constants determined in this study for the fast and slow decays as well as the time scale of the decay agree well with other studies [24,52,53].…”

“…After growth with ZnS, the fast decay component was suppressed and had a constant 23 ns with a contribution of 4.4% to the emission, whereas the slow decay had a constant 169 ns with a contribution of 95.6% to the PL emission. The decay times of both spectral components were very long compared to that of the excitonic transition, which rules out the assignment of these bands to originate from the exciton-related emissions [52]. The suppression of fast decay and improvement of PL efficiency suggests the decrease of the number of defects.…”

“…Table 3 records the data from TRPL. It seems to be a characteristic feature of the CIS nanoparticles that single exponential fitting does not work [24,52]. The fast decay component was with a time constant τ 1 = 16 ns and contributed 18.2% to the whole emission profile in CIS QDs.…”

ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ LÊN TÍNH CHẤT QUANG CỦA TINH THỂ NANO CuInS2

“…Một số kết quả nghiên cứu gần đây trên hệ vật liệu CIS cấu trúc nanô cho thấy, ngoài ứng dụng làm vật liệu biến đổi quang -điện trong pin mặt trời, nó còn có triển vọng làm vật liệu phát quang trong vùng phổ vàng cam -đỏ với hiệu suất huỳnh quang cao. Một số nhóm nghiên cứu trên thế giới đã rất thành công trong việc chế tạo chấm lượng tử CIS trong các dung môi hữu cơ có nhiệt độ sôi cao (ví dụ như trioctylphosphine oxide (TOPO) [1], Octadecane (ODE) [4 -8],…) và đã triển khai ứng dụng chúng trong đánh dấu huỳnh quang các tế bào gây ung thư [4,5]. Năm 1999, Malik đã công bố những kết quả đầu tiên về việc nghiên cứu huỳnh quang của tinh thể nanô CuInSe 2 chế tạo trong TOPO [1].…”

“…Năm 2010, Reiss đã công bố những kết quả chế tạo tinh thể nanô CIS/ZnS trong dung môi ODE bằng phương pháp gia nhiệt, phát huỳnh quang hiệu suất cao đến 60 %, được sử dụng để thử nghiệm đánh dấu huỳnh quang trong cơ thể chuột sống [4,5]. Năm 2011, nhóm Sang-Wook Kim đã chế tạo tinh thể nano CuInS 2 /ZnS trong dung môi ODE bằng phương pháp phun nóng, phát huỳnh quang hiệu suất cao đến 65 % và đã giải thích chi tiết hơn sự dịch về phía sóng ngắn sau khi bọc vỏ ZnS cho chấm lượng tử CIS lõi [6].…”