Optyczna spektroskopia nanostruktur półprzwodnikowych

Spektroskopia optyczna nanostruktur
półprzewodnikowych
Ł.
a)
Bujak ,
a) Instytut
M.
)
Olejnika ,
)
Czechowskia ,
)
Litvina ,
N.
R.
A.
b)
c)
)
N. A. Kotov , W.Heiss , S. Maćkowskia
b)
Agarwal ,
Fizyki, Uniwersytet Mikołaja Kopernika,b) University of Michigan, USA,c) University Linz, Austria
Wstęp
Nanokryształy CdTe
Celem niniejszych badań jest scharakteryzowanie oddziaływań
pomiędzy nanokryształami półprzewodnikowymi, a nanocząstkami
metalicznymi. Do tego celu użyte są narzędzia spektroskopii
optycznej. Badane były widma emisji fluorescencji, widma
wzbudzenia fluorescencji jak również czasy zaniku fluorescencji.
Próbki.
Nanokryształy CdTe zostały otrzymane
metodą opisaną w [1].
Pojedynczy
nanokryształ ma rozmiar około 3 nm.
Prezentowane
pomiary
wykonano
różnym koncentracjom nanokryształów
w wodzie, oraz w nanocząstkach złota.
Nanokryształy
typu
core-shell
(CdSe)ZnS zostały otrzymane metodą
opisaną w [2]. Pojedynczy nanokryształ
ma rozmiar ok 5 nm części środkowej
CdSe oraz około 0,6 nm ZnS. Pomiary
zostały przeprowadzone na warstwie
nanocząstek złota pokrytej warstwą
SiO2, na którą nakraplano nanokryształy. Zostały również przeprowadzone pomiary nanokryształów na
napylonej warstwie złota grubości 20
nm.
Nanokryształy typu core-shell CdSe/ZnS
Nanocząstki złota o średnicy 25 nm
używano w eksperymencie z nanokryształami CdTe. Nanocząstki złota o
rozmiarze 5nm wykorzystano w eksperymencie z nanokryształami (CdSe)ZnS.
Układ eksperymentalny
Eksperymenty wykonano na układzie konfokalnym.mocy
pobudzenia. Światło o długości fali 405 nm emitowane z lasera
przechodzi przez płytkę światłodzielącą i jest kierowane przez
soczewkę na próbkę. Moc światła laserowego zmierzona na próbce wynosiła 120μW/μm2. Światło emitowane z próbki ponownie
przechodzi przez płytkę światłodzielącą oraz przez aperturę o średnicy 150 μm następnie światło jest ogniskowane na diodzie
lawinowej. Sygnał z diody jest przekazywany do komputera gdzie
otrzymujemy krzywe czasów zaniku. Widma emisji otrzymano na
tym samym układzie, z taką modyfikacją, że za aperturą światło
kierowane jest do światłowodu, a następnie do monochromatora.
Podsumowanie
Zaobserwowano zmianę długości czasów zaniku fluorescencji nanokryształów CdTe
oraz (CdSe)ZnS w czasie. Zmiana długości nie zależy od intensywności świecenia
nanokryształów.
Nanokryształy CdTe nałożone na szkiełko nakrywkowe wykazują skracanie czasów
zaniku przy zwiększaniu koncentracji CdTe. Natomiast nanokryształy CdTe z nanocząstkami Au wykazują wydłużenie czasów zaniku dla większych koncentracji.
Nanokryształy (CdSe)ZnS nałożone na warstwę złota wykazują efekt skrócenia
czasów zaniku. Nanokryształy nakroplone na nanocząstki złota i oddzielone od nich
wykazały duży rozrzut czasów zaniku fluorescencji, szczególnie dla grubości warstwy
oddzielającej wynoszącej 12 nm i 40 nm.
Badania nanokryształów będą kontynuowane. Kolejnym etapem w badaniach jest
spektroskopia pojedynczego nanoukładu.
[1] Gaponik et al., J. Phys. Chem. B, Vol. 106, 7177-7185, 2002
[2] Dabbousi et al., J. Phys. Chem. B, Vol. 101, 9463-9475, 1997
[3] Mackowski, J. Phys.: Condens. Matter, Vol 22, 193102, 2010
[4] Mackowski et al., Nano Letters Vol 8, 558-564, 2008
[5] Bujak et al., A. Phys. Pol A , Vol 116, s23-s25 2009
Praca zrealizowana w ramach programu WELCOME „Hybrid nanostructures as a stepping stone towards efficient artificial photosynthesis”
finansowanego przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej.
Więcej informacji na stronie: welcome.fizyka.umk.pl