Влияние фотонной обработки тонких плёнок рутила с квантовыми точками сульфида кадмия на формирование условий для разделения неравновесных носителей заряда

Кущев С.Б., Латышев А.Н., Леонова Л.Ю., Овчинников О.В., Попова Е.В., Смирнов С.М.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Кущев С.Б., Латышев А.Н., Леонова Л.Ю., Попова Е.В., Овчинников О.В., Смирнов С.М. Влияние фотонной обработки тонких плёнок рутила с квантовыми точками сульфида кадмия на формирование условий для разделения неравновесных носителей заряда // Оптический журнал. 2020. Т. 87. № 2. С. 69–75. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2020-87-02-69-75

Kushchev S.B., Latyshev A.N., Leonova L.Yu., Popova E.V., Ovchinnikov O.V., Smirnov M.S. Effect of photonic processing of thin rutile films with cadmium sulphide quantum dots on forming the conditions for separating the nonequilibrium charge carriers [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2020. V. 87. № 2. P. 69–75. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2020-87-02-69-75

Ссылка на англоязычную версию:

S. B. Kushchev, A. N. Latyshev, L. Yu. Leonova, E. V. Popova, O. V. Ovchinnikov, and M. S. Smirnov, "Effect of photonic processing of thin rutile films with cadmium sulphide quantum dots on forming the conditions for separating the nonequilibrium charge carriers," Journal of Optical Technology. 87(2), 121-126 (2020). https://doi.org/10.1364/JOT.87.000121

Аннотация:

Проведён синтез гетероструктуры TiO2/КТCdS путём нанесения предварительно приготовленных квантовых точек сульфида кадмия на микрокристаллические плёнки рутила. Проведены исследования их спектров поглощения и люминесценции. Показано, что после фотонной обработки мощными световыми потоками ксеноновых импульсных ламп в гетероструктуре TiO2/КТCdS формируются условия, необходимые для разделения неравновесных носителей заряда.

Ключевые слова:

диоксид титана, рутил, нанокристаллические плёнки, коллоидные квантовые точки, сульфид кадмия, гетеросистема, оптические спектры поглощения, размерный эффект, люминесценция

Благодарность:

Авторы выражают благодарность академику Иевлеву В.М. за участие в обсуждении результатов и ценные замечания.

Коды OCIS: 300.6170, 310.6860, 160.4236, 160.6000

Список источников:

1. Екимов А.И., Онущенко А.А. Размерное квантование энергетического спектра электронов в микрокристаллах полупроводников // Письма в ЖЭТФ. 1984. Т. 40. № 8. С. 337–340.
2. Baker D.R., Kamat P.V. Photosensitization of TiO2 nanostructures with CdS quantum dots: particulate versus tubular support architectures // Adv. Funct. Mater. 2009. V. 19. № 5. P. 805–811.
3. Li J., Hoffmann M.W.G., Shen H., Fabrega C., Prades J.D., Andreu T., Hernandez-Ramirezbc F., Mathur S. Enhanced photoelectrochemical activity of an excitonic staircase in CdS@TiO2 and CdS@anatase@rutile TiO2 heterostructures // J. Mater. Chem. 2012. V. 22. № 38. P. 20472–20476.
4. Kapilashrami M., Zhang Y., Liu Y.-S., Hagfeld A., Guo J. Probing the optical property and electronic structure of TiO2 nanomaterials for renewable energy applications // Chem. rev. 2014. V. 114. № 19. P. 9662–9707.
5. Khlyap H. Physics and technology of semiconductor thin film-based active elements and devices // Benthame-Books. 2018. 127 p.
6. Милнс А., Фойхт Д. Гетеропереходы и переходы металл-полупроводник. М.: Мир, 1975. 432 c.
7. Иевлев В.М., Латышев А.Н., Ковнеристый Ю.К., Тураева Т.Л., Вавилова В.В., Овчинников О.В., Селиванов В.Н., Сербин О.В. Механизм фотонной активации твердофазных процессов // Химия высоких энергий. 2005. Т. 39. № 6. С. 455–461.
8. Kamat P.V. Quantum dot solar cells. Semiconductor nanocrystals as light harvesters // J. Phys. Chem. C. 2008. V. 112. P. 18737–18753.
9. Иевлев В.М., Кущев С.Б., Латышев А.Н., Овчинников О.В., Леонова Л.Ю., Смирнов М.С., Синельников А.А., Возгорьков А.М., Ивкова М.А. Люминесценция тонких плёнок диоксида титана // Конденсированные среды и межфазные границы. 2012. Т. 14. № 2. С. 141–149.
10. Santara B., Giri P.K., Imakita K., Fujii M. Evidence for Ti interstitial induced extended visible absorption and near infrared photoluminescence from undoped TiO2 nanoribbons: an in situ photoluminescence study // J. Phys. Chem. C. 2013. V. 117. № 44. P. 23402–23411.

11. Pallotti D.K., Passoni L., Maddalena P., Di Fonzo F., Lettieri S. Photoluminescence mechanisms in anatase and rutile TiO2 // J. Phys. Chem. C. 2017. V. 121. P. 9011–9021.
12. Wang X., Feng Zh., Shi J., Jia G., Shen Sh., Zhou J., Li C. Trap states and carrier dynamics of TiO2 studied by photoluminescence spectroscopy under weak excitation condition // Phys. Chem. Chem. Phys. 2010. V. 12. P. 7083–7090.
13. Ekimov A.I., Kudryavtsev I.A., Ivanov M.G., Efros Al.L. Spectra and decay kinetics of radiative of recombination in CdS microcrystals // Journal of Luminescence. 1990. V. 46. P. 83–95.
14. Smyntyna V., Skobeeva V., Malushin N. The nature of emission centers in CdS nanocrystals // Radiation Measurements. 2007. V. 42. P. 693–696.
15. Smyntyna V., Semenenko B., Skobeeva V., Malushin N. Photoactivation of luminescence in CdS nanocrystals // Beilstein J. Nanotechnol. 2014. V. 5. P. 355–359.
16. Иевлев В.М., Солнцев К.А., Синельников A.A., Солдатенко С.А. Ориентация и субструктура хемоэпитаксиальных пленок рутила // Материаловедение. 2010. № 7. С. 2–7.
17. Korolev N.V., Smirnov M.S., Ovchinnikov O.V., Shatskikh T.S. Energy structure and absorption spectra of colloidal CdS nanocrystals in gelatin matrix // Physica E: low-dimensional systems and nanostructures. 2015. V. 68. P. 159–163.