Люминесценция квантовых точек CdS : Ag в матрице полиметилметакрилата

Abstract

Поступила в редакцию 14.12.2017 г. Полупроводниковые квантовые точки (КТ) интенсивно люминесцируют и воспроизводят оптические характеристики. Легирование ионами металлов положительно влияет на их свойства. Внедрение КТ в полимерные матрицы приводит к формированию требуемой морфологии композиций. Проблема синтеза оптически прозрачных полимерных композиций, содержащих КТ группы A 2 B 6 , заключается в крайне малой растворимости халькогенидов металлов и большинства их предшественников в мономерах. Для ее решения нами применен коллоидный синтез. КТ CdS были получены методом возникающих реагентов in situ в среде метилметакрилата (ММА). Легирование ионами Ag + проведено введением в реакционную смесь соли серебра в процессе синтеза КТ CdS. Люминесцирующие полимерные " стекла" ПММА/CdS : Ag получены радикальной полимеризацией ММА в блоке. Прозрачность композиций при длинах волн > 500 nm достигает 92% (5 mm). Возбуждение люминесценции связано с межзонными переходами электронов в кристаллах CdS. Люминесценция в области 500−600 nm наблюдается при возвращении электронов через систему уровней в запрещенной зоне легированных кристаллов CdS. Положение спектральных полос и их интенсивность зависят от концентрации Ag + , размера частиц, длины волны возбуждающего излучения и других факторов. Образование структур Cd(Ag)S/Ag 2 S при концентрациях ионов Ag ВведениеНаноразмерные кристаллы полупроводников (КТ) применяются для решения важных задач в приборо-строении, биологии, экологии, медицине [1][2][3]. В связи с этим значительные усилия исследователей направлены на разработку методов синтеза КТ, их структур и компо-зиций, характеризующихся набором прогнозируемых оп-тических характеристик. Одними из наиболее изученных являются КТ халькогенидов металлов. Их синтезируют в виде порошков, пленок, в растворах, вводят в состав раз-личных матриц [4][5][6][7][8][9]. Размер КТ, как правило, находится в пределах 10 nm. Их агрегаты достигают размера десят-ков нанометров [7,10,11]. Люминесценцию КТ связывают с излучательной рекомбинацией зарядов на уровнях структурно-примесных дефектов в объеме и на поверх-ности кристаллов [3][4][5][6]. Легирование кристаллов суще-ственно изменяет их оптические свойства. В качестве легирующих элементов применяются медь, марганец, хром, свинец, лантаноиды [1,[11][12][13][14][15][16][17][18][19]. Кроме перечислен-ных, привлекает внимание серебро и его соли. Так, суль-фид серебра относится к узкозонным полупроводникам с шириной запрещенной зоны 0.9−1.1 eV. Его применяют в фотогальванических элементах, фотохимических ячей-ках, ИК детекторах, в светопреобразующих компози-циях [20][21][22]. Легирование КТ полупроводников группы A 2 B 6 ионами серебра неизбежно приведет к изменению энергетической диаграммы полупроводниковых струк-тур и окажет влияние на направление потоков энергии в процессе дезактивации возбужденных состояний. Важной задачей, которую приходится решать в про-цессе синтеза, является сохранение устойчивости КТ и связанной с ней стабильности оптических характери-стик. Одним из ее решений является вне...

Фотолюминесценция композиций полиметилметакрилат/(Zn, Cu, Ag)S : Eu-=SUP=-3+-=/SUP=-

“…Характеристики такого превращения в нанокристаллическом сульфиде серебра неизвестны [23]. В работе [27] показано, что при увеличении концентрации ионов Ag + на поверхности кристаллов CdS образуется Ag 2 S. Он тушит видимую люминесценцию CdS в результате блокирования излучающих центров и ограничения проникновения возбуждающего излучения внутрь кристаллов.…”

“…Аналогичные изменения наблюдаются в спектре композиций ПММА/(Zn, Ag)S. Длинноволновое смещение спектральной полосы при увеличении в составе композиции концентрации ионов Ag + также связано с образованием сульфида серебра на поверхности частиц ZnS. На это указывает появление коричневой окраски композиций при увеличении концентрации ионов серебра в исходном растворе > 5 • 10 −3 mol/L, как это замечено в работе [27].…”