О ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ КВАНТОВЫХ ТОЧЕК КРЕМНИЯ


https://doi.org/10.17073/1609-3577-2013-2-68-73

Полный текст:


Аннотация

Представлена модель излучательных и безызлучательных переходов в квантовых точках кремния, которая описывает температурную зависимость фотолюминесценции ионно-синтезированных массивов нанокристаллов Si в SiO2. Рассмотрена четырехуровневая схема переходов, учитывающая термоактивированные процессы и обменное расщепление основного энергетического состояния экситона в нанокристалле кремния на триплетный и синглетный уровни, переходы с которых в основное состояние ответственны за люминесценцию. На основе стационарного решения системы кинетических уравнений, описывающих заселенность уровней, получено выражение для температурной зависимости монохроматических составляющих фотолюминесценции, которое удовлетворительно описывает экспериментальные результаты. Найдены и сравнены с литературными данными величины расщепления энергетического состояния экситона в зависимости от энергии излучаемых фотонов.


Об авторах

С. Н. Нагорных
Научно−исследовательский физико−технический институт Нижегородского государственного университета имени Н. И. Лобачевского
Россия
кандидат физ.−мат. наук, старший научный сотрудник


В. И. Павленков
Научно−исследовательский физико−технический институт Нижегородского государственного университета имени Н. И. Лобачевского
Россия
кандидат физ.−мат. наук, старший научный сотрудник


А. Н. Михайлов
Научно−исследовательский физико−технический институт Нижегородского государственного университета имени Н. И. Лобачевского
Россия
кандидат физ.−мат. наук, старший научный сотрудник


А. И. Белов
Научно−исследовательский физико−технический институт Нижегородского государственного университета имени Н. И. Лобачевского
Россия
младший научный сотрудник


В. А. Бурдов
Научно−исследовательский физико−технический институт Нижегородского государственного университета имени Н. И. Лобачевского
Россия
кандидат физ.−мат. наук, старший научный сотрудник


Л. В. Красильникова
Институт физики микроструктур РАН
Россия
кандидат физ.−мат. наук, научный сотрудник


Д. И. Крыжков
Институт физики микроструктур РАН
Россия
кандидат физ.−мат. наук, научный сотрудник


Д. И. Тетельбаум
Научно−исследовательский физико−технический институт Нижегородского государственного университета имени Н. И. Лобачевского
Россия
доктор физ.−мат. наук, ведущий научный сотрудник


Список литературы

1. Silicon nanocrystals: fundamentals, synthesis and applications / Ed. by L. Pavesi, R. Turan.-Weinheim: WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2010. – 613 p.

2. Canham, L. T. Silicon quantum wire array fabrication by electrochemical and chemical dissolution of wafers / L. T. Canham // Appl. Phys. Lett. – 1990. – V. 57, N 10. – P.1046—1048.

3. Heitmann, J. Excitons in Si nanocrystals: confinement and migration effects / J. Heitmann, F. Muller, L. Yi, M. Zacharias, D. Kovalev, F. Eichhorn // Phys. Rev. B. – 2004. – V. 69. – P. 195309.

4. Kobitski, A. Yu. Self-trapped exciton recombination in silicon nanocrystals / A. Yu. Kobitski, K. S. Zhuravlev, H. P. Wagner, D. R. T. Zahn // Ibid. – 2001. – V. 63. – P. 115423.

5. Allan, G. Nature of luminescent surface states of semiconductor nanocrystallites / G. Allan, C. Delerue, M. Lannoo // Phys. Rev. Lett. – 1996. – V. 76, N 16. – P. 2961—2964.

6. Calcott, P. D. J. Identification of radiative transitions in highly porous silicon / P. D. J. Calcott, K. J. Nash, L. T. Canham, M. J. Kane, D. Brumhead // J. Phys: Condens. Matter. – 1993. – V. 5. – P. L91—L98.

7. Бурдов, В. А. Зависимость ширины оптической щели кремниевых квантовых точек от их размера / В. А. Бурдов // ФТП. – 2002. – Т. 36, № 10. – С. 1233—1236.

8. Delerue, C. Theoretical aspects of the luminescence of porous silicon / C. Delerue, G. Allan, M. Lannoo // Phys. Rev. B. – 1993. – V. 48, N 15. – P. 11024—11036.

9. Wang, J. Thermal activation energy of crystal and amorphous nano-silicon in SiO2 matrix / J. Wang, M. Righini, A. Gnoli, S. Foss, T. Finstad, U. Serincan, R. Turan // Solid State Communications. – 2008. – V. 147. – P. 461—464.

10. Kapoor, M. Origin of the anomalous temperature dependence of luminescence in semiconductor nanocrystallites / M. Kapoor, V. A. Singh, G. K. Johri // Phys. Rev. B. – 2005. − V. 72. – P. 195313

11. Tetelbaum, D. I. Influence of the nature of oxide matrix on the photoluminescence spectrum of ion−synthesized silicon nanostructures / D. I. Tetelbaum, O. N. Gorshkov, A. V. Ershov, A. P. Kasatkin, V. A. Kamin, A. N. Mikhaylov, A. I. Belov, D. M. Gaponova, L. Pavesi, L. Ferraioli, T. G. Finstad, S. Foss // Thin Solid Films. – 2006. – V. 515, N.1 – 2. – С. 333—337.

12. Wang, Y. Q. The effect of implantation dose on the microstructure of silicon nanocrystals in SiO2 / Y. Q. Wang, R. Smirani, G. G. Ross // Nanotechnology. – 2004. – V. 15. – P. 1554—1560.

13. Mott, N. F. Silicon dioxide and the chalcogenide semiconductors; similarities and differences / N. F. Mott // Adv. Phys. – 1977. – V. 26, N 4. – С. 363—391.

14. Fernandez, B. G. Influence of average size and interface passivation on the spectral emission of Si nanocrystals embedded in SiO2 / B. G. Fernandez, M. Lopez, C. Garcia, A. Perez-Rodriguez, J. R. Morante, C. Bonafos, M. Carrada, A. Claverie // J. Appl. Phys. – 2002. – V. 91, N 2. – P. 798—807.

15. Тетельбаум, Д. И. О влиянии процесса коалесценции и характера исходного оксида на фотолюминесценцию ионно-синтезированных нанокристаллов Si в SiO2 / Д. И. Тетельбаум, О. Н. Горшков, А. П. Касаткин, А. Н. Михайлов, А. И. Белов, Д. М. Гапонова, С. В. Морозов // ФТТ. – 2005. – Т. 47, № 1. – С. 17—21.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Нагорных С.Н., Павленков В.И., Михайлов А.Н., Белов А.И., Бурдов В.А., Красильникова Л.В., Крыжков Д.И., Тетельбаум Д.И. О ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ КВАНТОВЫХ ТОЧЕК КРЕМНИЯ. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2013;(2):68-73. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2013-2-68-73

For citation: Nagornykh S.N., Pavlenkov V.I., Mikhaylov A.N., Belov A.I., Burdov V.A., Krasilnikova L.V., Kryzhkov D.I., Tetelbaum D.I. ABOUT THE TEMPERATURE DEPENDENCE OF PHOTOLUMINESCENCE OF SILICON QUANTUM DOTS. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2013;(2):68-73. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2013-2-68-73

Просмотров: 261

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1609-3577 (Print)
ISSN 2413-6387 (Online)