Оглавление 2
Введение 3
1. Квантовые точки. Определение, оптические свойства, виды и методы получения 4
2. Силикатные стекла с квантовыми точками сульфида свинца (PbS): применение, особенности зонной структуры и рост 10
3. Температурная зависимость электрон-дырочных переходов PbS КТ 12
4. Теоретический расчет оптических переходов, дающих основной вклад в спектры поглощения PbS КТ 18
5. Исследуемые образцы и методика эксперимента 27
6. Измерения спектров поглощения силикатных стекол с квантовыми точками PbS 33
7. Спектр поглощения для КТ PbS, полученный в рамках модели сильной связи 36
Выводы 41
Список литературы 42
Бинарные соединения типа PbX (X=Te, Se, S) называются халькогенидами свинца. Данные соединения являются прямозонными полупроводниками с малой шириной запрещенной зоны и имеют кристаллическую решетку типа поваренной соли. Квантовые точки, полученные из таких материалов, в частности, квантовые точки PbS, которым посвящена данная работа, отличаются сложной зонной структурой. Минимум зоны проводимости и максимум валентной зоны лежат в L-точке зоны Бриллюэна, энергетический спектр является непараболичным вблизи L-точки, а также присутствует сильная анизотропия эффективных масс и электрона и дырки. Для того чтобы точно определить энергетический спектр квантовых точек PbS, необходимы сопоставления атомистических расчетов и экспериментальных данных. Для изучаемого в данной работе соединения сопоставление экспериментальных данных, полученных на образцах с большой дисперсией квантовых точек по размерам, с атомистическими расчётами [1] не давали точного соответствия, а качественные экспериментальные спектры поглощения не сопоставлялись с теоретическими.
В данной работе представлены экспериментальные исследования оптического поглощения квантовых точек PbS, встроенных в силикатные стекла, которые были приготовлены при разных временах высокотемпературного отжига, вследствие чего квантовые точки имели разные средние размеры. Полученные спектры поглощения позволяют идентифицировать до пяти оптических переходов, что говорит о высоком качестве изучаемых образцов. Также экспериментальные спектры сравнивались с полуэмпирическим sp3d5s* методом сильной связи, в котором учитывались все особенности зонной структуры квантовых точек PbS. Хорошее согласие теории с экспериментом позволило нам установить положения (1ph– 1pe)l, (1ph– 1pe)t , 1dh– 1de, 1fh– 1feпереходов между уровнями электронов и дырок.
В данной работе изучались квантовые точки халькогенидов свинца, встроенные в силикатные стёкла на примере материала PbS. Изучаемые образцы имели узкое распределение квантовых точек по размерам, что позволило экспериментально получить до четырех оптических переходов. Полученные в данной работе экспериментальные спектры сравнивались с расчетными спектрами, полученными в ФТИ им. Иоффе. Расчеты проводились в рамках модели сильной связи, с использованием эффективных масс носителей, взятых из эксперимента. Удалось идентифицировать p-, d- и f- состояния квантовых точек, а также получить более точное согласие теории с экспериментом, чем в предыдущих работах.
