Квантовые и поверхностные состояния носителей заряда в оптических спектрах нанокластеров в матрице с низкой диэлектрической постоянной

Анотація

Получены и проанализированы оптические спектры квантовых точек CdS и ZnSe, выращенных в боросиликатном стекле золь-гель методом. Обнаружено, что при концентрациях обоих полупроводников х < 0,06% спектры излучения обусловлены аннигиляцией свободных (внутренних) экситонов в квантовых состояниях. Рассчитаны средний размер квантовых точек (KT) для данной концентрации ZnSe и CdS, который хорошо согласуется с рентгенографическими данными, а также энергия связи экситонов с учетом диэлектрического рассогласования полупроводника и матрицы. Высказано предположение, что рассогласование может быть причиной появления уровня протекания (перколяции) экситонов в массиве КТ, которое наблюдается в обеих системах при х > 0,06%. Впервые обнаружено излучение из поверхностного уровня КТ CdS в области ~2,7 эВ, образованного внешними атомами с оборванными связями, а также полоса излучения из поверхностных локализованных состояний. Установлена связь между положением максимума этой полосы и энергией 1S-состояния свободного экситона. Показано, что свойства поверхностных локализованных состояний во многом сходны с аналогичными свойствами локализованных состояний 3D (аморфные полупроводники, твердые растворы замещения) и 2D(квантовые ямы и сверхрешетки) структур.