Комбинационное рассеяние света и "горячая" люминесценция в наноструктурах на основе полупроводников A2B6 и алмазоподобных структурах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук

На правах рукописи

Пляшечник Ольга Сергеевна

Комбинационное рассеяние света и «горячая» люминесценция в наноструктурах на основе полупроводников А2В6 и алмазоподобных структурах.

Специальность: 01.04.07 - физика конденсированного состояния

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

1 г ДЕК 2013

Москва - 2013

005543990

Работа выполнена в Лаборатории физики неоднородных систем Отделения физик твёрдого тела Федерального государственного бюджетного учреждения наук Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН)

Научный руководитель:

кандидат физико-математических нау Мельник Николай Николаеви (ФИАН

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

Соболь Александр Александрович (ИОФАН)

кандидат технических нау Екимов Евгений Алексеевич (ИФВД

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетно

учреждение науки Институт Физики им. Л.В.Киренского Сибирского отделени Российской академии наук

Защита состоится 20 января 2014 г. года в 12 часов на заседании диссертационног совета Д 002.023.03 при ФИАН по адресу: г. Москва, Ленинский проспект, д.53.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФИАН, с авторефератом - н сайте института www.lebedev.ru.

Автореферат разослан_2013 г.

Отзывы на автореферат просим присылать по адресу: 119991 г. Москва, Ленинский проспект, д.53, ФИАН, Отделение физики твёрдого тела.

Учёный секретарь

диссертационного совета Д 002.023.03 доктор физико-математических наук,

профессор Шиканов A.C.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы

Нанотехнологии являются одним из приоритетных направлений развития науки и техники. Для дальнейшего развития техники необходимо создавать и исследовать новые материалы и низкоразмерные структуры, в том числе, на полупроводниковой основе, обладающие заранее заданными свойствами. По этой причине изучение физических процессов, протекающих в полупроводниковых наноструктурах, является актуальной проблемой как научном, так и в прикладном плане.

При переходе от массивного кристалла к наноразмерным объектам важную роль начинают играть квантовые эффекты, увеличивается влияние поверхности, возрастает роль ближайшего окружения. В реальных структурах нанообъекты всегда окружены материалом со свойствами, отличными от свойств материала нанообъекта. В целом ряде случаев это окружение оказывает существенное влияние на свойства нанообъектов, в частности, на процессы переноса и релаксации возбуждений в наноструктурах. При этом существует достаточно широкий круг еще не решенных задач, связанных с взаимодействием наноразмерных объектов с ближайшим окружением. Решению некоторых из них и посвящена данная диссертационная работа, в которой исследованы свойства и поведение системы неравновесных носителей заряда в оптически возбужденных наноструктурах на основе полупроводников А2В6 и алмазоподобных структурах.

Задачи настоящей работы были поставлены с учетом некоторых результатов, полученных в предшествовавших исследованиях различных авторов. Так, изучение структур с квантовыми ямами (КЯ) на основе полярных полупроводников (2п8е/2пСс18е) показало, что при внутриямном фотовозбуждении (свет поглощается в квантовой яме 2пСс15е) в спектрах люминесценции присутствую фононные повторения, отвечающие ЬО-фононам как материала ямы, так и материала барьера [1]. В короткопериодных

сверхрешетках полярных полупроводников (А1Аз-ОаАз) обнаружена миграция неравновесных электронно-дырочных пар между слоями чередующихся полупроводников [2]. Спектры резонансного комбинационного рассеяния света (КРС) таких структур отражают влияние материалов сверхрешетки на релаксацию электронно-дырочных пар: в спектрах КРС присутствуют линии как обертонов, так и составных тонов частот продольных колебаний СаАэ и А1Аз.

Исследования углеродных структур, синтезированных различными способами, показали, что существуют углеродные наночастицы, обладающие фотолюминесценцией (ФЛ) в видимой области спектра, в которых поглощение света осуществляется «графитоподобным» ядром, а излучение — поверхностной областью наночастицы, представляющей собой «алмазоподобную» оболочку [3,4]. В пористых полупроводниках возникновение ФЛ достаточно хорошо описывается с помощью аналогичного механизмома [5]. Примером другой системы, где наличие ближайшего окружения влияет на оптические свойства изучаемых структур, является система «наноалмаз + биологическая молекула». В работе [6] исследовались наноалмазы, на которые наносились молекулы лизоцима. Наличие молекул лизоцима на поверхности наноалмаза изменяло спектр ФЛ наноалмаза, хотя эти структуры были получены в результате физической адсорбции молекул лизоцима. Было показано, что графитизированные частицы, имеющиеся на поверхности наноалмаза, способствуют передаче возбуждений между молекулами лизоцима и наноалмазом.

Предварительные исследования, выполненные нашей группой в ФИАН, показали, что для нанообъектов различной природы и размерности при поглощении света нанообъектом рекомбинация. электронов и дырок с испусканием фотонов может происходить как в самом нанообъекте, так и в его ближайшем окружении вследствие переноса возбуждений.

В представленной диссертационной работе исследовались процессы

переноса возбуждений между различными нанообъектами. В качестве объектов

исследования были выбраны нанообъекты на основе полупроводников А2В6

4

(нанопроволоки, квантовые точки), алмазоподобные массивные подложки, наноапмазы. Изучены оптические спектры образцов, процессы переноса возбуждений от нанообъектов в ближайшее окружение, а также влияние параметров материала ближайшего окружения на оптические свойства структур. Основными методами исследования служили: комбинационное рассеяние света (КРС), фотолюминесценция, «горячая» люминесценция, которая для полярных полупроводников является более эффективным инструментом, чем КРС [7].

Основные цели н задачи диссертации

Целью данной работы являлось изучение процессов переноса возбуждений в структурах с квантовыми точками и квантовыми проволоками на основе полупроводниковых соединений А2В6 и их твердых растворов, а также в углеродных структурах методами спектроскопии комбинационного рассеяния света, фотолюминесценции и «горячей» люминесценции; исследование влияние ближайшего окружения нанообъектов на их оптические спектры и релаксацию возбуждений.

Поставленная цель включает в себя несколько задач:

1. Исследование спектральных свойств полупроводниковых наноструктур (нанопроволоки различного диаметра от 10 до 150 нм, квантовые точки на основе полупроводников А2В6, полученные методами коллоидной химии, алмазоподобные структуры), в том числе структур с различным окружением нанообъектов, в которых окружение влияет на релаксацию возбуждений.

2. Изучение релаксации фотовозбужденных электронов в нанопроволоках из тройных соединений элементов II и VI групп (ZnMnTe, ZnMgTe).

3. Исследование влияния ближайшего окружения на релаксацию возбуждений с использованием спектров ФЛ и КРС нанопроволок ядро-оболочка (core-shell) из материалов на основе полярных полупроводников А2В6

(Ът&е/ТпТе, ZnSid7.nO), а также подложек с алмазоподобной пленкой и физически адсорбированными на нее белковыми молекулами.

4. Изучение влияния температуры на спектральные и электронные свойства

исследуемых полупроводниковых наноструктур, а также на процессы релаксации неравновесных носителей заряда в этих наноструктурах.

Научная новизна работы

Показано, что при возбуждении вдали от резонанса соотношение интенсивностей стоксовых и антистоксовых ЬО-фононных повторений в спектрах «горячей» люминесценции описывается классическим выражением для отношения интенсивностей стоксовых и антистоксовых компонент в спектрах КРС.

Обнаружено, что распределение интенсивностей ЬО-фононных повторений в спектрах «горячей» люминесценции нанопроволок на основе твердых растворов полупроводников Л2В6 может описываться статистическим подходом.

Показано, что в спектрах люминесценции нанопроволок на основе полупроводников А2В6 сдвиг частоты пЬО-фононного повторения изменяется с номером п, что объясняется взаимодействием с темновыми носителями заряда.

На примере нанопроволок ядро/оболочка (2пТе/2п8с) экспериментально продемонстрировано изменение оптических свойств нанопроволк вследствие влияния ближайшего окружения.

Обнаружено изменение спектра фотолюминесценции массивных алмазоподобных пленок при физической адсорбции биологических молекул (лизоцим, гемоглобин). Выявлена зависимость изменения формы спектров ФЛ наноалмазов от типа биологических молекул и показано, что температура слабо влияет на эти изменения.

Научная и практическая значимость работы.

В нанопроволоках и квантовых точках на основе полупроводников А2В6 изучено поведение ЬО-фононных повторений в спектрах «горячей» люминесценции: обнаружены перераспределение интенсивностей ЬО-фононных повторений и сдвиг частоты ЬО-фононов, испускаемых при рекомбинации носителей заряда с излучением фотонов в области частот краевой люминесценции, проанализированы отношения интенсивностей антистоксовой и стоксовой частей спектра для нанопроволок. Обнаружено уширение ЬО-компонент спектра КРС и изменение частоты продольных колебаний при переходе от массивного кристалла к квантовым точкам размером меньшим 2 нм.

В нанопроволоках ядро-оболочка на основе полупроводников А2В6 и алмазоподобных пленках с физически адсорбированными на поверхности пленки биологическими молекулами экспериментально изучено влияние ближайшего окружения на свойства изучаемого объекта, проявляющееся в изменении спектров ФЛ последнего. В структурах с нанопроволоками ядро-оболочка обнаружена передача части энергии возбуждения ядра в оболочку. Обнаружено изменение формы спектров ФЛ алмазоподобных пленок при физической адсорбции на поверхность пленки биологических молекул, происходящее вследствие переноса части энергии возбуждающего излучения к биологическим молекулам (ближайшее окружение алмазоподобной пленки) и ее последующего поглощения. Оценена энергия, поглощенная молекулой.

Результаты работы вносят вклад в понимание механизмов релаксации фотовозбуждений в наноструктурах с отмеченными выше свойствами и могут быть полезны при разработке оптоэлектронных структур. Эксперименты, связанные с биологическими молекулами, говорят о перспективности дальнейшего развития этого направления и возможности использования данных результатов для разработки сенсоров биологических молекул.

Положения, выносимые на защиту.

1. Перераспределение интенсивностей Ш-фононных повторений в нанопроволоках на основе А2В6 обусловлено сдвигом краев зон, связанным с квантово-размерным эффектом.

2. При внерезонансном возбуждении отношение интенсивностей антистоксовых и стоксовых линий в спектре «горячей» люминесценции описывается формулой для отношения интенсивностей этих компонент в спектрах спонтанного комбинационного рассеяния света.

3. В спектрах люминесценции нанопроволок частоты фононных повторений при их наложении на полосу краевого излучения претерпевают сдвиг, величина которого зависит от номера фононного повторения. Этот эффект объяснен взаимодействием продольных фононов с темновыми носителями заряда.

4. При уменьшении диаметра коллоидных наночастиц Сс188е до 2 нм линии, соответствующие продольным оптическим фононам в спектре резонансного КРС, начинают уширяться и сдвигаться в низкочастотную область, что объясняется увеличением доли поверхностных атомов.

5. Предложенная вероятностная модель, позволяющая рассчитать распределение интенсивностей ЬО-фононных повторений, адекватно описывает экспериментальные данные по «горячей» люминесценции в нанопроволоках и сверхрешетках.

6. В спектрах вторичного излучения нанопроволок ядро/оболочка

интенсивность линий, соответствующих продольным оптическим фононам как ядра, так и оболочки существенно выше, чем в безоболочечных нанопроволоках на основе 2пТе или гпБе. Это указывает на перенос фотовозбужденных электронов между ядром и оболочкой.

7. Характер изменения формы спектров фотолюминесценции алмазоподобных пленок и наноалмазов при физической адсорбции

биологических молекул является отличительным признаком конкретной биологической молекулы.

Личный вклад автора.

Личный вклад диссертанта состоит в участии в выборе и формулировании научных задач диссертационной работы, самостоятельном выполнении экспериментов и обработке полученных результатов, проведении расчетов и написании статей.

Апробация работы

Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на семинарах ФИАН, а также на следующих российских и международных конференциях:

10-я Всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников и

наноструктур, полупроводниковой опто- и наноэлектронике. Санкт-Петербург,

2008; Комбинационное рассеяние света. 80 лет исследований. Москва, 2008; 11-я

Всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников и

наноструктур, полупроводниковой опто- и наноэлектронике. Санкт-Петербург,

2009; 19 International School - Seminar "Spectoroscopy of molecules and crystals".

Beregovoe, Ukraine, 2009; XXIV Съезд по спектроскопии. Москва-Троицк, 2010;

Конференция-конкурс молодых физиков. Москва, 2010; 13-я Всероссийская

научная школа для молодежи «Актуальные проблемы физики и 4-я Школа-

семинар «Инновационные аспекты фундаментальных исследований». Москва-

Звенигород, 2010; XV Международный Симпозиум «Нанофизика и

наноэлектроника». Нижний Новгород, 2011; Международный симпозиум

Нанофотоника-2011. Кацивели, Украина, 2011; Xlth International Conference on

Molecular Spectroscopy. Wroclaw, Poland, 2011; 14 Школа молодых ученых

9

«Актуальные проблемы физики». Москва-Звенигород, 2012; The 2013 JSAP-MRS Joint Symposia, Kyoto, Japan, 2013.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 20 работ, включая 7 статей в реферируемых журналах и 13 публикаций в материалах конференций. Список публикаций приведен в конце автореферата.

Структура и объём диссертации.

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и библиографии. Объём диссертации составляет 112 страниц, включая 46 рисунков и 5 таблиц. Список цитированной литературы включает 60 наименований, список работ автора по теме диссертации - 20 наименований.

Основное содержание работы.

Во Введении обоснована актуальность темы исследований, показаны научная новизна и практическая значимость, сформулированы цели и задачи работы, представлены сведения о структуре и содержании работы, приведены основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена обзору современного состояния исследований, связанных с полупроводниковыми объектами пониженной размерности в условиях взаимодействия с ближайшим окружением. С учетом имеющихся в литературе данных были уточнены задачи настоящей работы. Во второй главе описаны экспериментальным методам, использаванные в диссертационной работе. Представлены схемы экспериментов по КРС, люминесценции, «горячей» люминесценции, приведены характеристики использовавшихся приборов. Дана основная информация об исследовавшихся образцах:

Ю

1. полупроводники А2В6 - общие сведения по структуре и физическим свойствам; 2пБе; 2пТе; 7мО - метод выращивания образцов с нанопроволоками;

2. алмазоподобные структры - общие сведения о структуре и физических свойствах.

В третьей главе приведены экспериментальные результаты по изучению спектральных свойств структур на основе полупроводников А2В6: нанопроволок 2п7с, 7п5е, 2пО и квантовых точек CdSSe.

В параграфе 3.1 показано, что резонансное комбинационное рассеяние света является эффективным методом исследования нанопроволок. Приведены спектры КРС для нанопроволок 7пТе, 7пБс и ZnO для разных энергий возбуждающего излучения, лежащих в диапазоне от 2.18 эВ до 2.8 эВ. Наблюдавщиеся ЬО-фононные повторения по-разному проявляют себя в резонансных и нерезонансных условиях.

В п. 3.2. исходя из сдвига пика краевой люминесценции оценены диаметры исследованных нанопроволок (рис. 1). Оцененная величина диаметра составила 60А (для нанопроволок из гп8е), что совпадает с результатами электронно микроскопических измерений.

intensity, a.u.

1LO

750

ZnSeNW, Au 10 А ZnSe NW, Au 2 A ZnSefilm, a=441.6 nm

Рис. 1. Спектры «горячей»

люминесценции для 7.пЯе пленки и образцов, содержащих нанопроволоки 2п8е с толщиной слоя катализатора 2А и 10А.

500

1000

cm

В п. 3.3 анализировалось отношение интенсивностей антистоксовых и стоксовых линий спектров «горячей» люминесценции квантовых проволок ZnTe при энергиях фотонов возбуждающего излучения 2.18, 2.33, 2.41 и 2.54 эВ (энергия 2.18 эВ меньше ширины запрещенной зоны). Отношение интенсивностей этих компонент в спектрах КРС определяется заселенностью колебательных состояний и описывается формулой:

WIS = [(®laser + С0ш)/(Ю1азег ~ MLo)f exp(-hcüL0/kT) (1),

где IaS - интенсивность антистоксовых линий и Is - интенсивность соответствующих стоксовых линий. Зависимости отношения Ias^s от рамановских сдвигов частоты линий, соответствующих mLO-фононным повторениям в спектрах «горячей» люминесценции, представлены в полулогарифмическом масштабе на рис.2. На этом рисунке также приведена теоретическая зависимость, рассчитанная по формуле (1). Сделано заключение о возможности использования выражения (1) не только для КРС, а и для описания спектров «горячей» люминесценции.

2

Рис.2. Отношение интенсивностей антистоксовых и стоксовых линий в зависимости от рамановских сдвигов частоты, соответствующих шЬО-фононным повторениям, для различных энергий фотонов возбуждения квантовых проволок гпТе. Штриховая линия — расчет по формуле (1).

О

200

400

600

Raman shift, cm"

Также при исследовании нанопроволок 2пТе и 7п8е обнаружен сдвиг частоты пЬО-фононных повторений относительно значений пЬюш (рис.3), что описано в п. 3.4. главы 3. Обнаруженный эффект может быть объяснен взаимодействием фононов с темновыми носителями заряда (плазмон-фононное взаимодействие). Частотная зависимость плазмон-фононных мод от плазменной частоты описывается выражением:

=\{К+<)ф2л-<>)2 +4«>1(®1о-а2то)г /2

(2)

Рис.3 Спектр «горячей» лиминесценции и изменение частоты ЬО-фонона (верхняя кривая) в зависимости от номера пика.

2.25

2.35

По величине наибольшего сдвига с помощью выражения (2) оценена концентрация носителей. Для величины сдвига 2 см"1 получено значение (3±1)-1016 см"3.

В п.3.5 представлены результаты исследования коллоидных наночастиц СёБ8е. Показано, что в спектре «горячей» люминесценции квантовых точек полосы, соответствующие продольным колебаниям, уширяются и смещаются в низкочастотную область относительно этих линий в объемном кристалле. Заканчивается глава краткими выводами.

В четвертой главе анализируется релаксация возбуждений в сверхрешетках

(А1Аз-ОаАз), нанопроволоках твердых растворов ХпМпТе и гп!У^Те,

нанопроволоках ядро/оболочка 2пТе/7п8е.

13

В п.4.1 спектр резонансного КРС сверхрешеток (АЬ^в-СаЛв) из статьи [2] был проанализирован с применением каскадной модели рассеяния возбужденных электронов и вероятностным подходом при рассмотрении их релаксации в процессе миграции по сверхрешетке. Показана применимость каскадной модели для описания соотношения интенсивностей пиков, соответствующих ЬО-фононам, их обертонам, и пиков, отвечающих сумме продольных колебаний материалов А1Аз и ваАз.

В п.4.2. описаны результаты экспериментального исследования нанопроволок из твердого раствора 2пМ§Тс (рис. 4а) и их обработка с применением каскадной модели рассеяния возбужденных электронов. Для анализа интенсивностей было произведено разделение контуров. Показано, что коэффициенты пропорциональности в отношениях интенсивностей полос для п-го шага рассеяния можно получить из разложения ((1-г)+г)п, где г - вероятность рассеяния электрона на продольных фононах, соответствующих колебаниям гпТе-подобной моды, а (1-г) вероятность рассеяния на фононах МдТе-подобной моды.

2"л1_хМпхТе

ьсь ьо1

х=0.49

У 1 А х=0.24

300 500 700

см

Рис. 4 Спектры «горячей» люминесценции нанопроволок ХпМ$Те при двух температурах (а) и 2пМп'Ге для различных концентраций Мп (б) при возбуждении лазером с длиной волны 488 нм.

В п.4.3 приведены результаты исследования спектров «горячей» люминесценции нанопроволок из твердого раствора 2пМпТе. Обнаружено

относительное увеличение интенсивности низкочастотного пика в дублетах, отвечающих последовательным шагам релаксации (см. рис. 46), с ростом п (п -номер шага или число ЬО фононов, испущенных перед актом рекомбинации). Показано, что подобное поведение так же хорошо описывается предложенной вероятностной моделью.

В п.4.4 проведен анализ релаксации возбуждений по спектрам «горячего» излучения нанопроволок ядро/оболочка Хх\Те1Хп?>е для различных энергий квантов возбуждающего излучения. В спектрах наблюдались Ь02п5е и Ь02пте пики, не проявляющиеся в спектрах безоболочечных нанопроволок гпТе и гпБе при тех же условиях возбуждения. Полученные экспериментальные результаты указывают на проникновение волновой функции неравновесных электронов из ядра в оболочку.

Заканчивается глава краткими выводами.

Пятая глава посвящена исследованию оптических свойств алмазоподобных структур с адсорбированными биологическими молекулами (лизоцим и гемоглобин).

В п.5.1 на основании ранее сделанных экспериментов авторов работы [6] сформулированы задачи данного исследования.

В п.5.2 представлены экспериментальные результаты экспериментального исследования свойств алмазоподобных подложек методами сканирующей электронной микроскопии и КРС.

В п. 5.3 приведены результаты исследований фотолюминесценции алмазоподобных массивных подложек. Обнаружено изменение формы спектра люминесценции алмазных подложек при физической адсорбции лизоцима. Данный эффект можно объяснить исходя из предположения, что между алмазом, графитоподобными наночастицами, которые присутствуют на поверхности алмаза, и биологической молекулой происходит миграция возбужденных электронов. Свет поглощается графитоподобными наночастицами. Возбуждение

передается биологической молекуле, в которой теряется часть энергии, а затем возвращается в алмазоподобную структуру, где происходит излучательная рекомбинация. Таким образом, здесь, как и в экспериментах, описанных выше, наблюдается миграция фотовозбужденных электронов между нанообъектами. П.5.4 посвящен исследованию температурной зависимости спектров фотолюминесценции наноалмазов размером 300 нм, на которые адсорбировались биологические молекулы лизоцима или гемоглобина (рис.5). Сделан вывод о том, что изменение формы люминесцентного пика зависит от типа биологической молекулы и слабо зависит от температуры.

Рис. 5. Спектры ФЛ системы «наноалмаз + физически адсорбированная биологическая молекула» при разных температурах. Верхние кривые на каждом из рисунков соответствуют спектрам наноалмазов с адсорбированными на них молекулами. Средние кривые -спектры наноалмазов без нанесенных молекул. Нижние кривые - разности этих спектров.

Заканчивается глава краткими выводами.

В заключении сформулированы основные выводы работы.

I. Изучение спектров КРС и «горячей» люминесценции нанообъектов

(нанопроволоки, квантовые точки) на основе полярных полупроводников А2В6 (2п8е, 2пТе, ZnO и их твердые растворы) позволило сделать вывод о том, что «горячая» люминесценция является более чувствительным методом для исследования оптических фононов, чем КРС.

Обнаружено перераспределение (по отношению к объемному материалу) интенсивностей ЬО-фононных повторений в нанопроволоках 2п8е, связанное с изменением ширины запрещенной зоны из-за квантово-размерного эффекта.

Показано, что в спектрах «горячей» люминесценции соотношение интенсивностей стоксовых и антистоксовых ЬО-фононных повторений при возбуждении вдали от резонанса, полученное из экспериментальных данных, находится в согласии с классическим выражением, описывающим это отношение в спектрах КРС.

Установлено, что при уменьшении диаметра коллоидных наночастиц Сс188е до 2 нм линии, соответствующие продольным оптическим фононам в спектре резонансного КРС, начинают уширяться и сдвигаться в низкочастотную область.

Выявлено, что в нанопроволоках (ХпТе, гпБе) частоты фононных повторений в спектрах люминесценции при их наложении на полосу краевого излучения претерпевают сдвиг, величина которого зависит от номера фононного повторения. Этот эффект объяснен взаимодействием продольных фононов с темновыми носителями заряда.

Предложена основанная на каскадном механизме испускания оптических фононов вероятностная модель для описания отношения интенсивностей ЬО-фононных повторений с энергиями, заметно превышающими ширину запрещенной зоны, хорошо описывающая полученные экспериментальные данные и результаты других работ по «горячей» люминесценции.

7. Найдено, что при возбуждении ядра нанопроволок ядро/оболочка ZnTe/ZnSe наблюдается вторичное излучение с испусканием продольных оптических фононов как ядра, так и оболочки. Проявление фононов оболочки связано с проникновением волновой функции электронов в потенциальный барьер (в оболочку).

8. Обнаружено изменение спектра фотолюминесценции массивных алмазоподобных пленок и наноалмазов при физической адсорбции биологических молекул (лизоцим, гемоглобин). Изменение формы люминесцентного пика наноалмазов зависит от типа биологической молекулы и слабо зависит от температуры. Эффект объясняется миграцией возбужденных электронов графитоподобного приповерхностного слоя в биологические молекулы.

Список публикаций по теме диссертации.

1) Н.Н.Мельник, В.С.Виноградов, И.В.Кучеренко, Г.Карчевски, О.С.Пляшечник. Каскадные процессы при неупругом рассеянии света в структурах с нанопроволоками ZnSe // Физика твердого тела. 2009. Том 51, вып. 4. С. 787-790

2) А.Е.Раевская, Г.Я.Гродзюк, А.В.Коржак, А.Л.Строюк, С.Я.Кучмий, В.Н.Джаган, М.Я.Валах, В.Ф.Плюснин, В.П.Гривин, Н.Н.Мельник, Т.Н.Заварицкая, И.В.Кучеренко, О.С.Пляшечник. Получение и оптические свойства коллоидных квантовых точек CdSe и CdSxSebx, стабилизированных полиэтиленимином // Теоретическая и экспериментальная химия. 2010. Том 46, № 6. С. 397-402

3) Мельник H.H. Заварицкая Т.Н., Кучеренко И.В., Пляшечник О.С., Валах М.Я., Джаган В.Н., Раевская А.Е. Резонансное комбинационное рассеяние света в ультрамалых коллоидных частицах CdSxSe!_x // КСФ. 2011. т.38, № 2. С. 30-37

4) Н.Н.Мельник, Т.Н.Заварицкая, И.В.Кучеренко, E.Janik, Wojtowicz, О.С.Пляшечник. Проявление резонанса по рассеянному свету в стоксовых и

антистоксовых спектрах квантовых проволок ZnTe и ZnMgTe // ФТТ. 2011. т.53, вып.8. С. 1635-1639

5) Volodymyr Dzhagan, Nikolai Mel'nik, Olexandra Rayevska, Galyna Grozdyuk, Viktor Strel'chuk, Olga Plyashechnik, Stepan Kuchmii, and Mykhailo Valakh. Vibrational Raman spectra of CdSxSel-x magic-size nanocrystals // Phys. Status Solidi RRL. 2011. 5,№7. P. 250-252

6) Виноградов B.C., Джаган B.H., Заварицкая Т.Н., Кучеренко И.В., Мельник H.H., Новикова H.H., Janik Е., Wojtowicz Т., Пляшечник О.С., Zahn D.R.T. Оптические фононы в объеме и на поверхности нанопроволок ZnO и ZnTe/ZnO в спектрах комбинационного рассеяния света// ФТТ. 2012. т.54, вып.10. С. 19561962

7) H.H. Мельник, Д.Ю. Коробов, Ю.А. Коробов, О.С. Пляшечник, В.В. Савранский. Спектры комбинационного рассеяния света карбинофуллереновых структур //КСФ. 2013. т. 40, вып. 7. С. 24-28

8) О.С. Пляшечник, H.H. Мельник. Комбинационное рассеяние света на ZnSe нанопроволоках // Тезисы докладов 10-ой Всероссийской конференции по физике полупроводников и наноструктур, полупроводниковой опто- и наноэлектронике/ Россия, Санкт-Петербург. 2008. С. 69

9) H.H. Мельник, И.В. Кучеренко, B.C. Виноградов, О.С. Пляшечник, Оптические исследования наноструктур на основе полупроводников типа А2В6 // Комбинационное рассеяние. 80 лет исследований. Международная конференция/ Россия, Москва. 2008. С. 44

10) О.С. Пляшечник, H.H. Мельник. Оптическое измерение полупроводниковых нанопроволок А2В6 // Тезисы докладов 11-ой Всероссийской конференции по физике полупроводников и наноструктур, полупроводниковой опто- и наноэлектронике/ Россия, Санкт-Петербург. 2009. С. 72

11) N.N.Melnik, V.S.Vinogradov, I.V.Kucherenko, G.Karchevski, O.S.Plyashechnik. Optical studies of A2B6 semiconductor nanowires // Bok of

19

abstract 19 International School - Seminar "Spectoroscopy of molecules and crystals" / Ukraine, 2009. P.191

12) B.C. Виноградов, Т.Н. Заварицкая, Г. Карчевски, И.В. Кучеренко, Н.Н. Мельник, О.С. Пляшечник. Особенности «горяей люминесценции» в твердых растворах и низкоразмерных полупроводниковых структурах // 24 Съезд по спектроскопии / Россия, Троицк. 2010. С. 131

13) Пляшечник О.С., И.В. Кучеренко, Т.Н. Заварицкая, Н.Н. Мельник. Исследование нанопроволок на основе полупроводников А2В6 методом комбинационного рассеяния света // Тезисы Конференции-конкурса молодых физиков / Москва.2010. С. 45

14) Н.Н.Мельник, О.С.Пляшечник, Т.Н.Заварицкая, И.В.Кучеренко. Оптическое измерение полупроводниковых нанопроволок А2В6 // Сборник трудов 13-ой Всероссийской научной школы для молодежи «Актуальные проблемы физики и 4-ой Школы-семинара «Инновационные аспекты фундаментальных исследований» / Россия, Звенигород. 2010. С. 179-180

15) Н.Н.Мельник, И.В. Кучеренко, Т.Н. Заварицкая, О.С. Пляшечник, Т. Wojtowicz, Е. Janic. Резонансное рассеяние света в нанопроволоках ZnTe, ZnMnTe // Сборник трудов XV Международного Симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника» / Россия, Нижний Новгород. 2011. С. 514 - 515

16) Джаган В.Н., Валах М.Я., Мельник Н.Н., Пляшечник О.С., Раевская А.Е., Гродзюк Г.Ю., Строюк A.JL, Кучмий С.Я. Фононные спектры ультрамалых коллоидных наночастиц полупроводников А2В6 // Тезисы докладов Международного симпозиума Нанофотоника-2011 / Кацивели, Крым, Украина. 2011. у-27.

17) Dzhagan V., Mel'nik N.N, Yaremko A., Plyashechnik O.S, Rayevska O., Grozdyuk G., Vibrational Raman spectroscopic study of poiyethyleneiminestabilized CdSxSel-x nanoclusters // Book of abstract Xlth International Conference on Molecular Spectroscopy / Wroclaw-Kudowa Zdroj, Poland. 2011. P. 101

18) Мельник Н.Н., Пляшечник О.С., Переведенцева Е.В. Взаимодействие биологических молекул с алмазоподобными структурами // Сборник трудов 14 Школы молодых ученых «Актуальные проблемы физики» / Россия, Звенигород. 2012. С. 195

19) Н.Н. Мельник, О.С. Пляшечник, А.Е. Алексенко, Б.В. Спицин, Е.В. Переведенцева, C.-L. Cheng. Исследование взаимодействия биологических молекул с алмазоподобными структурами // Сбоник трудов Всероссийсой конференции «Комбинационное рассеяние - 85 лет исследований» и 4-й Сибирского семинара «Спектроскопия комбинационного рассеяния света» / Россия, Красноярск .2013. С. 37 - 38

20) Elena Perevedentseva, Artashes Karmenyan, Nikolai Melnik, Jani Mona, Denis Shepel, Yu-Chung Lin, Lin-Wei Tsai, Olga Plyashechnik and Chia-Liang Cheng. Surface effects on nanodiamond photoluminescence // Abstracts of the 2013 JSAP-MRS Joint Symposia / Kyoto, Japan. 2013. 17p-PM3-5

Список цитированной в автореферате литературы:

[1] N. N. Melnik, Yu. G. Sadofyev, Т. N. Zavaritskaya and L. K. Vodop'yanov. Multiphonon relaxation in ZnSe thin films and ZnSe/ZnCdSe MQW structures // Nanotechnology. 2000. 11. P.252-255.

[2] А.М.Бордин, М.Я.Валах, В.И.Гавриленко, М.П.Лисица, А.П.Литвинчук, В.Г.Литовченко, К.Плоог. Многофононное резонансное комбинационное рассеяние света и эффекты туннелирования электронных возбуждений в короткопериодных сверхрешетках GaAs- AlAs // Письма в ЖЭТФ. 1990. том 51, вып.З. Стр. 157-160.

[3] N.N. Melnik , T.N. Zavaritskaya , V.A. Karavanski. Surface and bulk states of disordered carbon and their optical properties // Proc. SPIE. 2004, Vol.5507. P. 103109.

[4] Н.Н. Мельник. Комбинационное рассеяние — 80 лет исследований: коллективная монография // Москва, ФИАН. 2008. Стр. 147-162

[5] В.А. Караванский, Н.Н. Мельник, Т.Н. Заварицкая. Получение и исследование оптических свойств пористого графита // Письма в ЖЭТФ. 2001. том 74, вып. 3. Стр. 204-208.

[6] Е. Perevedentseva, N. Melnik, C.-Y. Tsai, Y.-C. Lin, M. Kazaryan, and C.-L. Cheng. Effect of surface adsorbed proteins on the photoluminescence of nanodiamond // Journal of Applied Physics. 2011. 109. 034704

[7] Питер IO, Мануэль Кардона. Основы физики полупроводников // Москва, Физматлит. 2002. Стр. 364-365.

Подписано в печать 25.11.2013 г. Формат 60x84/16. Заказ №70. Тираж 52 экз. П.л1.8. Отпечатано в РИИС ФИАН с оригинал-макета заказчика 119991 Москва, Ленинский проспект, 53. Тел. 499 783 3640

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук

На правах рукописи

04201453281

Пляшечник Ольга Сергеевна

Комбинационное рассеяние света и «горячая» люминесценция в наноструктурах на основе полупроводников АгВ6 и алмазоподобных структурах.

Специальность: 01.04.07 - физика конденсированного состояния

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Научный руководитель к.ф.-м.н. Мельник Николай Николаевич

Москва-2013

Оглавление.

Введение.

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Исследование структур пониженной размерности

1.2. Комбинационное рассеяние света

1.3. Экспериментальные наблюдения

1.4. «Горячая» люминесценция Глава 2. Экспериментальная часть

2.1. Установка для КРС

2.2. Термостолик ТНМБОбОО

2.3. Исследуемые образцы

2.3.1. Полупроводники А2В6

2.3.2. Люминесценция полупроводников А2В6

2.3.3. Изготовление образцов

2.2.4. Алмазоподобные структуры

Глава 3. Спектральные свойства нанопроволок на основе полупроводников А2В6

4 12 12 17 21 22 24 24 27 30 30 35 37 39

42

3.1. Резонансное комбинационное рассеяние света как метод исследования нанопроволок 43

3.2. Увеличение ширины запрещенной зоны нанопроволок 58

3.3. Стоксовая и антистоксовая области спектра комбинационного рассеяния 59

3.4. Сдвиг частоты пЬО-фонона в гпБе 64

3.5. Коллоидные частицы СёЗБе 68

Резюме 74

Глава 4. Передача возбуждений в полупроводниковых структурах в условиях взаимодействия 75

4.1. Каскадная модель рассеяния возбужденных электронов 75

4.2. Исследование нанопроволок 2п1У^Те 79

4.3. Исследование нанопроволок 2пМпТе 83

4.3. Исследование экспериментальных спектров нанопроволок ядро/оболочка ХпТе/Тг&е 87

Резюме 90

Глава 5. Проявление взаимодействия в алмазоподобных структурах

5.1. Исследование наноалмазов с физически адсорбированными молекулами на поверхности 91

5.2. Исследуемые образцы 93

5.3. Исследование оптических свойств алмазоподобных подложек в присутствии биологических молекул 98

5.4. Температурные исследования системы «наноалмаз + биологическая молекула» 101

Резюме 102

Заключение 104

Список цитированной литературы 106

Список работ автора по теме диссертации 110

Введение.

Актуальность темы.

Актуальность темы данной диссертационной работы вытекает из широкого использования полупроводниковых материалов в различных оптоэлектронных приборах: лазеры, датчики газа, диоды, датчики химических элементов, датчики магнитного поля, солнечные батареи, транзисторы... Для дальнейшего развития техники необходимо создавать и исследовать новые материалы на полупроводниковой основе, обладающие заранее заданными свойствами. При переходе от массивного кристалла к наноразмерам важную роль начинают играть квантово-размерные эффекты, увеличивается влияние поверхности и др. При этом существует круг еще не решенных проблем, возникающих при уменьшении размерности в условиях взаимодействия объекта и его ближайшего окружения. В реальных структурах нанообъекты всегда окружены материалом со свойствами, отличными от свойств материала нанообъекта. В некоторых случаях это окружение играет существенную роль на процессы релаксации возбуждения в наноструктуре. Исследование квантовых ям на основе полярных полупроводников (гпЗе/гпСсШе) показало, что свет поглощается квантовой ямой и, наряду с излучением из квантовой ямы, происходит излучение из барьера, в котором создана квантовая яма, с участием продольных оптических фононов материала барьера [1]. В короткопериодных сверхрешетках полярных полупроводников (А1Аз-ОаАз) обнаружена взаимная миграция возбужденной электронно-дырочной пары между слоями чередующихся полупроводников [2]. Спектр комбинационного рассеяния света данных структур показывает взаимное влияние материалов сверхрешетки на процесс релаксации термализованной пары. В спектрах резонансного КРС присутствовали полосы, как обертонов, так и составных тонов частот продольных колебаний ваАэ и А1Аб. Исследования углеродных структур синтезированных различными способами показали, что существуют

углеродные наночастицы, обладающие фотолюминесценцией в видимой области, в которых поглощение света осуществляется «графитоподобным» ядром, а излучение - поверхностной областью наночастицы, представляющей собой «алмазоподобную» оболочку [3,4]. В пористых полупроводниках фотолюминесценция хорошо описывается аналогичным механизмом [5]. Примером другой системы, где наличие ближайшего окружения влияет на оптические свойства изучаемых структур, является система «наноалмаз + биологическая молекула». В работе [6] исследовались наноалмазы, на которые наносились молекулы лизоцима. Наличие молекулы лизоцима на поверхности наноалмаза изменяло спектр фотолюминесценции наноалмаза, хотя между молекулами и наноалмазом происходила физическая адсорбция. Было показано, что присутствие графитизированных частиц на поверхности наноалмаза участвует в передаче возбуждений между молекулой и наноалмазом. В данной работе исследовались процессы взаимного переноса возбуждения между различными нанообъектами. В качестве объектов исследования были выбраны нанообъекты на основе полупроводников А2Вб (нанопроволоки, квантовые точки), алмазоподобные массивные подложки, наноалмазы. Изучались процессы переноса возбуждения от нанообъекта в ближайшее окружение, а также влияние размеров нанообъектов и параметров материала ближайшего окружения на оптические свойства структур. Предварительные исследования, выполненные нашей группой в ФИАНе показали, что при уменьшении размера частицы до наноразмеров реализуется следующий механизм: свет поглощается наночастицей, далее возбуждение передается в ближайшее окружение наночастицы. Рекомбинация с излучением фотона происходит как в самой наночастице, так и в ее ближайшем окружении. Преимущественно методами исследования были: комбинационное рассеяние света (КРС), люминесценция, «горячая» люминесценция, наблюдающаяся в полярных полупроводниках и являющаяся эффективным инструментом в силу высокой интенсивности данного процесса относительно процесса КРС [7]. Результаты

5

работы позволят понять механизмы релаксации фотовозбуждений в наноструктурах с отмеченными выше свойствами и могут быть полезны при разработке биологических сенсоров и интегрированных оптоэлектронных структур.

Основные цели диссертации:

Исследовать методами спектроскопии комбинационного рассеяния света, фотолюминесценции, «горячей» люминесценции спектральные свойства нанообъектов (квантовые точки, квантовые проволоки на основе полупроводников А2В6 и их твердых растворов, углеродные структуры); исследовать влияние ближайшего окружения нанообъектов на их спектральные свойства и релаксацию возбуждений во взаимодействующих нанообъектах является целью данной работы.

Поставленные цели включают следующие задачи:

1. Исследование спектральных свойств полупроводниковых структур (нанопроволоки различного диаметра от 10 нм до 150 нм, квантовые точки, полученные методами коллоидной химии на основе полупроводников А2В6, алмазоподобные структуры), а также структур с различным окружением, где окружение влияет на релаксацию возбуждения. Внутри этой задачи были исследованы особенности физических явлений, происходящих при переходе от объемной структуры к структуре пониженной размерности: увеличение ширины запрещенной зоны, перераспределение интенсивности LO-фононных повторений, резонансные процессы. Для этого были исследованы нанообъекты на основе полупроводников А2В6, проведена их диагностика различными методами (микроскопия, КРС, фотолюминесценция). Также предполагалось исследовать спектральные характеристики алмазоподобных структур, наноалмазов.

2. Для выявления механизма релаксации возбужденных электронов по объему структур исследовать нанопроволоки твердых растворов на основе полупроводников А2В6 (ZnMnTe, ZnMgTe).

3. При исследовании объектов двух типов: нанопроволоки ядро-оболочка (core-shell) из материалов на основе полярных полупроводников А2В6 (ZnSe/ZnTe, ZnSe/ZnO) и подложек с алмазоподобной пленкой с физически адсорбированными белковыми молекулами определить влияние ближайшего окружения на миграцию возбуждения по его спектральным проявлениям. Изучение туннелирования носителей заряда в системе взаимодействующие нанообьект-ближайшее окружение. Исследование корреляции между изменениями спектров фотолюминесценции наноалмазов при адсорбции на них биологических молекул и спектром энергетических уровней этих молекул. Изучение проявления взаимодействия сердцевина\внешняя оболочка в нанопроволоках.

4. Провести исследования при различных температурах, что позволит плавно изменять электронные свойства нанообъектов и, поэтому, получить дополнительную информации о механизме взаимодействия. В частности, температурные эксперименты на наноалмазах при адсорбции на них биологических молекул помогут охарактеризовать зависимость изменения фотолюминесценции наноалмазов от типа биологических молекул.

Научная новизна работы

Исследованы процессы миграции энергии в нанопроволоках на основе твердого раствора полупроводников А2В6. Обнаружено, что интенсивность распределения LO-фононных повторений может описываться статистическим подходом, сдвиг значения частоты nLO-фонона изменяется с номером п, что объясняется взаимодействием со свободными носителями заряда. Исследован перенос возбуждений в излучающие области нанообъектов и их взаимодействие с окружением, влияние окружения на

релаксацию фотовозбуждений, экспериментальные результаты показали изменение формы фотолюминесцентного пика структур вследствие наличия ближайшего окружения. Получена информация о собственных энергетических состояниях ближайшего окружения алмазоподобных структур и наноалмазов. Выявлена зависимость изменения формы фотолюминесцентного спектра наноалмазов от типа биологических молекул и слабое влияние внешней температуры на это изменение.

Научная и практическая значимость работы.

Исследованы оптические свойства систем нанообъект + его ближайшее окружение для систем двух типов: нанопроволоки ядро-оболочка на основе полупроводников А2В6, алмазоподобные пленки с физически адсорбированными на поверхности пленки биологическими молекулами.

Экспериментально показано влияние ближайшего окружения на свойства изучаемого объекта, проявляющееся в изменении оптических свойств последнего.

В структурах с нанопроволоками ядро-оболочка на основе полупроводников А2В6 обнаружена передача части энергии возбуждающего излучения в материал оболочки нанопроволоки.

В системах алмазоподобных пленок с физически адсорбированными биологическими молекулами обнаружен сдвиг люминесцентного пика, происходящий вследствие поглощения части энергии возбуждающего излучения биологическими молекулами (ближайшее окружение алмазоподобной пленки). По данному сдвигу оценен энергетический спектр адсорбированных молекул.

Полученные в данной работе результаты также важны и для практических применений. Результаты работ по предлагаемому проекту позволят понять механизмы релаксации фотовозбуждений в наноструктурах с отмеченными

позволит получить систему, обладающую эффективным преобразованием возбуждения в световое излучение. Эксперименты, связанные с биологическими молекулами, говорят о перспективности дальнейшего развития этого направления и возможности использования данных результатов для разработок сенсоров биологических молекул.

Положения, выносимые на защиту.

1. Перераспределение интенсивностей ЬО-фононных повторений в спектрах «горячей» люминесценции нанопроволок на основе А2В6 обусловлено сдвигом энергии края зоны проводимости, что связано с квантово-размерным эффектом.

2. При энергии квантов возбуждающего света, превышающей ширину запрещенной зоны в нанопроволоках ZnTe наблюдаются пики, соответствующие ЬО-фононным повторениям, находящиеся как в стоксовой так и в антистоксовой областях спектра («горячая» люминесценция). Отношение интенсивностей антистоксовых и стоксовых линий в спектре «горячей» люминесценции описывается формулой для отношения интенсивностей антистокс/стокс для комбинационного рассеяния света.

3. В квантовых нитях (2пТе, 2п8е) энергии фононных повторений в спектрах люминесценции при их наложении на полосу краевого излучения претерпевают сдвиг, величина которого зависит от номера фононного повторения. Этот эффект объяснен взаимодействием продольных фононов с собственными носителями заряда.

4. При уменьшении диаметра коллоидных наночастиц Сс188е до 2 нм линии, соответствующие продольным оптическим фононам в спектре резонансного КРС, начинают уширяться и сдвигаться в низкочастотную область, что объясняется увеличением доли поверхностных атомов и нарушением правил отбора.

5. Предложенная вероятностная модель распределения интенсивностей ЬО-фононных повторений адекватно описывает экспериментальные данные

по «горячей» люминесценции в нанопроволоках (гпМ^Те, 2пМпТе) и сверхрешетках (анализ литературных данных для сверхрешеток А^Б-ОаАэ).

6. В спектрах горячей люминесценции нанопроволок ядро/оболочка (гпТе/гпБе) интенсивность линий, соответствующих продольным оптическим фононам как ядра, так и оболочки существенно выше, чем в нанопроволоках на основе ZnTе или ЕпБе. Это указывает на переход возбужденных электронов с ядра в оболочку или с оболочки в ядро если энергия возбуждения находится вблизи электонного перехода ядра нанопроволоки или ее оболочки.

7. Максимум спектра фотолюминесценции алмазоподобных пленок и алмазных частиц (5-^-500нм) при физической адсорбции биологических молекул изменяет форму и сдвигается в длинноволновую область, что вызвано наличием графитизированных (Бр ) наночастиц на поверхности алмаза, влияющих на процессы релаксации. Величина смещения зависит от типа биологической молекулы и слабо зависит от внешней температуры.

Основное содержание работы.

Во Введении обоснована актуальность темы исследований, показана научная новизна и практическая значимость, сформулированы цели и задачи работы, представлены сведения о структуре и содержании работы, приведены основные положения, выносимые на защиту.

Глава 1 представляет собой литературный обзор по теме исследования. В данной главе упоминаются работы, посвященные исследованию структур пониженной размерности, в том числе структур, где туннелирование волновой функции возбужденных электронов в материал ближайшего окружения оказывает влияние на оптические свойства исследуемой структуры. Описаны используемые в работе методы исследования: комбинационное рассеяние света, «горячая» люминесценция.

В главе 2 приводятся сведения о экспериментальных установках и исследуемых образцах. Говорится о физических свойствах полупроводников на основе А2В6, а также алмазных структур. Описывается способ роста структур.

Глава 3 является обзором общих экспериментальных результатов, полученных при исследовании структур на основе полупроводников А2В6 (нанопроволоки ZnTQ, ZnSe, ZnO, квантовые точки СёБЗе, полученные методами коллоидной химии). Показаны экспериментально обнаруженный квантово-размерный эффект, проявляющийся в изменении ширины запрещенной зоны, сдвиг частоты пЬО-фонона при попадании в область частот краевой люминесценции, произведено сравнение стоксовой и антистоксовой областей спектра вторичного излучения нанопроволок ZnTe, сделано заключение о применимости формулы соотношения интенсивностей стоксовой и антистоксовой компонент в процессе КРС для случая «горячей» люминесценции в областях, далеких от резонанса. При исследовании коллоидных частиц размером меньше 2 нм экспериментальные спектры показыват сдвиг и уширение характерных пиков, объяснение которых также приведено в конце главы 3.

Глава 4 посвящена передаче возбуждений в полупроводниковых структурах в услових взаимодействия. В ней анализируются спектры вторичного излучения нанопроволок твердых растворов гпМпТе, гпМ^Те с помощью каскадной модели процесса «горячей» люминесценции в рамках которой можно анализировать соотношение интенсивностей ЬО-фононных пиков. При исследовании нанопроволок ядро/оболочка ZnTdZnSQ обнаружено влияние туннелирования волновых функций возбужденных электронов на спектр вторичного излучения.

В главе 5 представлены экспериментальные результаты, полученные для

алмазоподобных структур. Показано, что на алмазоподобных пленках

наличие физически адсорбированной биологической молекулы на

11

поверхности изменяет форму фотолюминесцентного пика алмазоподобной пленки. Экспериментальные данные, полученные н�