Влияние длины молекул поверхностных лигандов на оптические свойства и фотопроводимость конденсатов квантовых точек PbS

Abstract

Исследовано влияние лигандов -органических молекул на поверхности квантовых точек -на оптические свойства тонкослойных конденсатов кванто-вых точек сульфида свинца и фотопроводимость диодных структур на их основе. Показано, что уменьшение длины лигандов в 4 раза приводит к значительному убыванию времени затухания люминесценции, а также экспоненциальному усилению проводимости. DOI: 10.21883/PJTF.2017.19.45077.16836 Благодаря уникальным оптическим свойствам, а также высокой фотостабильности коллоидные квантовые точки (КТ) в настоящее время являются одним из перспективных материалов для применения в опто-электронных устройствах [1][2][3][4][5]. Большой интерес в последнее время направлен на изучение КТ на основе халькогенидов свинца, которые способны поглощать свет в ИК-области спектра, что делает их весьма привлекательным материалом для использования в фотовольтаических устройствах [2-4], ИК-фотодетекторах [5], а также при разработке светодиодов нового поколения [6]. Исследования нового типа конден-сированных сред -пленок КТ -весьма актуальны как с фундамен-тальной, так и с прикладной точки зрения, поскольку пленки КТ по своим свойствам качественно отличаются от традиционных твердых 21

Разработка и исследование фотовольтаических структур на основе слоев квантовых точек PbS с различными лигандами

“…Важным фактором, определяющим транспортные характеристики конденсатов КТ, является наличие на поверхности нанокристаллов слоя тех или иных молекул поверхностноактивных веществ (лигандов). В нашей работе [4] было показано, что выбор молекул лиганда значительно влияет на электрофизические и оптические характеристики конденсатов КТ PbS. При этом свойства проводимости в большей степени определялись длиной молекулы лиганда, а не его химической структурой.…”

“…Сдвиг уровней энергии КТ с различными лигандами относительно положения рабочих уровней других транспортных слоев и электродов может существенно повлиять на эффективность фотовольтаического эффекта. В рамках настоящей работы мы создали фотовольтаические структуры на основе конденсатов КТ сульфида свинца с различными молекулами лигандов с целью оценить их влияние на фотовольтаические характеристики [4,6].…”

“…В результате анализа полученных данных установлено, что средний размер частиц составлял ∼ 4.1 ± 0.4 nm. Конденсаты КТ наносили послойно методом вращающейся подложки (spin-coating) аналогично процедуре, описанной в работе [4]. Толщина изготовленного шестислойного пленочного покрытия составляла ∼ 100 nm.…”

“…Толщина изготовленного шестислойного пленочного покрытия составляла ∼ 100 nm. Замещение исходных лигандов новыми проводилось непосредственно в слое конденсата, как описано в [4]. Первоначально в результате синтеза поверхность КТ была покрыта слоем молекул олеиновой кислоты, длина которых составляет ∼ 1.5 nm.…”

“…Из рисунка видно, что проводимость экспоненциально растет с уменьшением длины молекулы лиганда. Данный результат хорошо согласуется с прыжковым механизмом переноса носителей заряда между КТ в пленке [4], в рамках которого выражение, описывающее подвижность носителей заряда, содержит экспоненциальный множитель exp(−2γl). Здесь γобратный радиус локализации волновых функций, l -длина туннельного прыжка, которая в нашем случае совпадает с длиной молекулы лиганда.…”