Электронно-оптические свойства полупроводниковых коллоидных нанокристаллов А.В. Кацаба, В.В. Федянин, С.А. Амброзевич, А.А. Ващенко, А.Ю. Переверзев, А.Г. Витухновский Москва 2013 ОТДЕЛ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ им. С.И.ВАВИЛОВА ФИАН

ПЛАН Введение QDs – «мерцающая» люминесценция, корреляционные процессы QDs – экситоны и поверхностные состояния QDs – перенос энергии в системе QD-OLED QDs – роль формы – экситонные процесы в нанотетраподах

D ~ 5-20 нм «Идеальная» полупроводниковая квантовая точка

Синтез квантовых точек

Quantum Dots

QDs – «мерцающая» люминесценция, корреляционные процессы А.Г.Витухновский, А.Ю.Переверзев, В.В.Федянин, С.А.Амброзевич, Р.Б.Васильев, Д.Н.Дирин, Письма в ЖЭТФ, 96(2012)18 (июнь)

Мерцающая люминесценция квантовых точек CdSe/CdS 2 мс 0.1 мс

Степенные распределения on- и off- интервалов

Схема и внешний вид установки для исследования «мерцания» люминесценции

Коэффициент линейной корреляции Пирсона Характерное время корреляции 180 мс

QDs – экситоны и поверхностные состояния S.A. Ambrozevich, A.G. Vitukhnovsky, A.V. Katsaba, V.S. Krivobok, A.N. Lobanov, R.B. Vasiliev and I.G. Samatov, J. Appl. Phys (2013)

Спектры фотолюминесценции

Кинетические кривые 77K

Вклад компонент релаксаций в спектр (77К)

Объяснение

QDs – влияние нелюминесцирующих поверхностных состояний Кацаба А.В., Федянин В.В., Амброзевич С.А., Витухновский А.Г., Лобанов А.Н., Селюков А.С., Васильев Р.Б., Саматов И.Г., Брунков П.Н ФТП, 2013, том 47, выпуск 10, стр

Фотолюминесценция QD CdSe

Гистерезис!

Модель термостимулированной люминесценции

QDs – перенос энергии в системе QD-OLED А.А.Ващенко, В.С.Лебедев, А.Г.Витухновский, И.Г. Саматов, Р.Б. Васильев, Письма в ЖЭТФ 96(2012)118 (июль)

Простейший QD-OLED

КАТОД Alq3 КАТОД Alq3 TPD PEDOT:PSS ПОДЛОЖКА ITO СВЕТ

FIAN vacuum deposition set-up OLED-FIAN-1

Механизмы возбуждения квантовых точек на границе органических слоев

Спектры квантовых точек CdSe/CdS

Фото- и электролюминесценция CdSe/CdS, ядро ø5 нм оболочка ~0,5 нм CdSe/CdS, ядро 5 нм Разные концентрации квантовых точек 1 < 2 < 3 < 4 CdSe/CdS, ядро ø3 нм оболочка ~0,5 нм

a, нм2323 R F, нм l F, нм Передача электронного возбуждения a – радиус квантовой точки, R F – Фёрстеровский радиус, l F – характерная длина передачи возбуждения Перенос от TPD! K D-A TPDK D-A Alq × 10 9 c × 10 7 c -1

QDs – роль формы – экситонные процесы в нанотетраподах A.G. Vitukhnovsky, A.S. Shulga, S.A. Ambrozevich, E.M. Khokhlov, R.B. Vasiliev and D.N. Dirin, V.I. Yudson, Physics Letters A 373 (2009) 2287

Форма квантовых точек Сферические Есть ли еще?

Модель и ТЕМ изображение CdTe/CdSe нанотетрапода

Фотолюминесценция КТ CdTe/CdSe Возбуждение – 337 нм

Кинетика люминесценции CdTe/CdSe Возбуждение λ = 405 нм τ = 75 ps Exp(-t/T)

Увеличение времени жизни CdSeCdTe hνhν ECEC EVEV E ρ r ρ r CdSeCdTe Вакуум

Объяснение неэкспоненциальности Барьер 140 meV! A. L. Efros, M. Rosen, M. Kuno, M. Nirmal, D. J. Norris, and M. Bawendi, Phys. Rev. B 54, 4843 (1996). Y. Cui, U. Banin, M. T. Bjork, and A. P. Alivisatos, Nano Lett. 5, 1519 (2005).

Модель релаксации

Модельные зависимости

Фотоэлементы! Свет

Публикации Цикла 1.М.Н.Бочкарев, А.Г.Витухновский, М.А.Каткова "Органические светоизлучающие диоды ( OLED)",Нижний Новгород: ДЕКОМ – 360 с. 2.А.Г.Витухновский, Прогресс в области источников света и дисплеев, УФН 12(2011) А.Г.Витухновский, А.Ю.Переверзев,В.В.Федянин, С.А.Амброзевич, Р.Б.Васильев, Д.Н.Дирин, Письма в ЖЭТФ, 96(2012)18 4.А.А.Ващенко, В.С.Лебедев, А.Г.Витухновский et al, Письма в ЖЭТФ 96(2012)118 5.A.V. Katsaba, S.A. Ambrozevich, A.G. Vitukhnovsky, V. V. Fedyanin, A.N. Lobanov, V.S. Krivobok, R.B. Vasiliev and I.G. Samatov. Surface states effect on photoluminescence of CdS colloidal nanocrystals. J. Appl. Phys (2013). 6.А.В. Кацаба, В.В. Федянин, С.А. Амброзевич, А.Г. Витухновский, А.Н. Лобанов, А.С. Селюков, Р.Б. Васильев, И.Г. Саматов, П.Н. Брунков. Характеризация дефектов в коллоидных нанокристаллах CdSe модифицированным методом термостимулированной люминесценции. Физика и техника полупроводников, 2013, том 47, выпуск 10, стр М.А. Бочков, А.Г. Витухновский, И.В. Тайдаков, А.А. Ващенко, А.В. Кацаба, С.А. Амброзевич, П.Н. Брунков. Оптимизация подвижности носителей заряда в люминесцентных слоях на основе β- дикетонатов европия гибридных светоизлучающих структур. Физика и техника полупроводников, в печати. 8.A.G. Vitukhnovsky, A.S. Shulga, S.A. Ambrozevich, E.M. Khokhlov, R.B. Vasiliev and D.N. Dirin, V.I. Yudson, Physics Letters A,. 373 (2009) Roman B. Vasiliev, Dmitry N. Dirin, Maria S. Sokolikova, Vladimir V. Roddatis, Alexander L. Vasiliev, Alexei G. Vitukhnovsky, Alexander M. Gaskov, Facet-selective growth and optical properties of CdTe/CdSe, tetrapod-shaped nanocrystal heterostructures, J.Mater.Res.,26(2011) В.С.Лебедев, А.С.Медведев, Д.Н.Васильев, Д.А.Чубич, А.Г.Витухновский, «Оптические свойства композитных наночастиц благородгых металлов, покрытых мономолекулярным слоем J-агрегата органического красителя», Квантовая электроника, 40(3)(2010)246.

1.А.Г. Витухновский, А.А. Исаев, В.С. Лебедев, Светоиндуцированная нелинейность квантовых точек CdSe/ZnS с миллисекундным временем релаксации, Российские нанотехнологии, 3(2008)110 2.Е.Г.Небукина, Э.М. Хохлов, М.А.Запорожец, А.Г.Витухновский, С.П.Губин, «Сравнительное изучение структурных и спектральных характеристик дисперсии наночастиц ZnO в изопропаноле и в матрице полиэтилена», Неорганические материалы, 47(2011) R.B.Vasiliev, D.N.Dirin, M.S.Sokolikova, S.G.Dorofeev, A.G.Vitukhnovsky, «Growth of near IR luminescent colloidal CdTe/CdSe nanoheterostructures based on CdTe tetrapods». Mendeleev Commun. 19(2009) А.С.Амброзевич, Т.П.Беликова, А.Г.Витухновский, А.В.Овчинников, Светоизлучающий органический полевой транзистор, Патент А.Г.Витухновский, Д.А.Чубич, Экситон-плазмонный наноизлучатель, патент /28(061969) 6.А.Г.Витухновский, «Элемент троичной логики», патент А.Г.Витухновский, Р.Б.Васильев, Э.М.Хохлов, «Фотоактивный элемент», патент (068677), Публикации Цикла

Государственные контракты гос. контракт 4487р/6697 «Разработка материалов для органического светоизлучающего диода белого свечения с квантовыми точками» Инновационная государственная программа «СТАРТ» гос. контракт /1:. «Исследование возможности применения новых наноматериалов для создания органических светоизлучающих диодов (ОСД) и органических полевых транзисторов (ОПТ)» Программа ФЦНТП Агентства по инновациям и науки РФ гос.контракт «Органические материалы с квантовыми точками для фотонных конвертеров энергии» Программа ФЦНТП Агентства по инновациям и науки РФ: гос. контракт «Перенос и трансформация электронных возбуждений в конденсированных средах и наноструктурах» Программа ФЦНТП Агентства по инновациям и науки РФ: гос. контракт : «Композитные наноматериалы с управляемыми спектральными и нелинейно-оптическими свойствами» Программа ФЦНТП Агентства по инновациям и науки РФ гос.контракт СУ/07/564/НТБ/к –ФИАН (ФЦП) «Разработка технологии органических и гибридных наноматериалов и многослойных структур на их основе для эффективных светоизлучающих и фотопреобразующих устройств нового поколения» "Национальная технологическая база – Минпромторг РФ гос.контракт ФИАН «Разработка на основе органических фотопреобразующих многослойных функциональных сред и технологий их производства для органических светодиодов и светящихся органических полевых транзисторов» ОАО «ТЕХНОМАШ» гос.контракт « Эффективные светоизлучающие органические диоды на базе коллоидных квантовых точек» Минобрнауки РФ

Благодарности д.ф.-м.н. –В.С.Лебедев (ФИАН/МФТИ) д.ф.-м.н. – В.И.Юдсон (ИСАН) к.х.н. – Р.Б.Васильев (МГУ) к.х.н. – Д.Н.Дирин (НаноТехДубна) к.ф.-м.н. – В.В.Федянин (ФИАН/МГПУ) к.ф.-м.н. – Э.М.Хохлов (ИОФАН)

Спасибо!