Детальная информация

В данной работе исследованы и описаны спектральные особенности нанокристаллов тройного состава I-V-VI[2] и I-III-VI[2], легированные редкоземельным металлом, иттербием. Цель работы. Создание нового метода синтеза нанокристаллов тройного состава для дальнейшего изучения их оптических и морфологических свойств. Метод. В результате анализа полученных образцов с помощью атомно-силовой микроскопии и метода динамического рассеивания оптического излучения были определены средние размеры нанокристаллов AgInS[2]:Yb и AgBiS[2]:Yb и было произведено их сравнение между собой. Для регистрации спектров поглощения и фотолюминесценции веществ использовались спектрофотометрия и спектрофлуориметрия соответственно. Для более глубокого исследования электронной структуры синтезируемых материалов была зарегистрирована кинетика затухания фотолюминесценции с помощью лазерного сканирующего люминесцентного микроскопа. Основные результаты. Морфологический анализ показал, что в результате одностадийного синтеза на основе матрицы AgInS[2] образуются нанокристаллы меньшего размера, чем образец сравнения, а при двухстадийном синтезе средние размеры нанокристаллов превышают размеры образца сравнения в 1,5 раза. Спектры поглощения образцов AgInS[2]:Yb и AgBiS[2]:Yb и их образцов сравнения соответствуют типичным спектрам поглощения полупроводниковых нанокристаллов тройных соединений. Спектр поглощения нанокристаллов AgBiS[2]:Yb в отличие от AgInS[2]:Yb имеет широкий диапазон: от 300 до 1300 нм. В спектрах фотолюминесценции нанокристаллов AgInS[2] и AgInS[2]:Yb почти не наблюдается сдвига максимума полосы, а фотолюминесценция, типичная для иона иттербия, отсутствует. Было выяснено, что с помощью легирования иттербием можно управлять средневзвешенными временами затухания фотолюминесценции нанокристаллов AgInS[2]:Yb. Фотолюминесценции образцов AgBiS[2] и AgBiS[2]:Yb в красной и ближней инфракрасной областях не обнаружено. Практическая значимость. Материал такого типа может быть использован для производства абсорбционного слоя солнечных батарей, а также сенсобилизаторов для фотодинамической и фототермической терапии. Дальнейшее исследование изотропных образцов таких нанокристаллов позволит не только расширить их применение, но и в перспективе улучшить физические свойства наночастиц.

Subject of study. In this work the spectral features of nanocrystals of ternary composition I-V-VI[2] and I-III-VI[2] doped with the rare earth metal, ytterbium, are investigated and described. Purpose of the study. The main purpose of the work was to develop a new synthesis method of this nanocrystals type for further study of their optical and morphological properties. Method. The average sizes of AgInS[2]:Yb and AgBiS[2]:Yb nanocrystals were analysed using atomic force microscopy and dynamic light scattering method and compared with each other. Spectrophotometry and spectrofluorimetry were used to record the absorption and photoluminescence spectra of the substances, respectively. For a deeper investigation of the electronic structure of the synthesised materials, the photoluminescence attenuation kinetics was recorded using a laser scanning luminescence microscope. Main results. The morphological analysis showed that as a result of one-step synthesis on the basis of AgInS[2] matrix nanocrystals of smaller size than the comparison sample are formed, and in two-step synthesis the average sizes of nanocrystals exceed the size of the comparison sample by 1.5 times. The absorption spectra of AgInS[2]:Yb and AgBiS[2]:Yb samples and their comparison samples correspond to the typical absorption spectra of semiconductor nanocrystals of ternary compounds. The absorption spectrum of AgBiS[2]:Yb nanocrystals in contrast to AgInS[2]:Yb has a wide range: from 300 to 1300 nm. In the photoluminescence spectra of AgInS[2] and AgInS[2]:Yb nanocrystals, almost no shift of the band maximum is observed, and the photoluminescence typical of the Yb ion is absent. It was found that the weighted average blanking times of photoluminescence of AgInS[2]:Yb nanocrystals can be controlled by doping with ytterbium. Photoluminescence of AgBiS[2] and AgBiS[2]:Yb samples was not detected in the red and near-infrared regions. Practical significance. Material of this type can be used for the production of absorption layer of solar cells, as well as sensorabilisers for photodynamic and photothermal therapy. Further study of isotropic samples of such nanocrystals will allow not only to expand their application, but also to improve the physical properties of nanoparticles in the long term.