Люминесцентные свойства гибридных структур на основе

А.Н. ГЕНЕРАЛОВА1, С.В. ДАЙНЕКО, А.В. ЗАСЕДАТЕЛЕВ, В.А. КРИВЕНКОВ, И.Л. МАРТЫНОВ,
А.А. ЧИСТЯКОВ
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
1
Институт биоорганической химии им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН, Москва
ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА ГИБРИДНЫХ СТРУКТУР НА ОСНОВЕ НАНОКРИСТАЛЛОВ
СЕЛЕНИДА КАДМИЯ
В работе исследовались и сравнивались между собой спектры, квантовый выход и кинетика
люминесценции квантовых точек типа CdSe, CdSe/ZnS и CdSe/CdS/ZnS и квантовых стержней CdSe/ZnS в
пленках, матрицах различных полимеров, в том числе используемых для создания фотовольтаических ячеек,
а так же капсулированных в прозрачные полимеры. Обнаружено, что использованный метод модификации
поверхности квантовых точек полимерами может улучшить их люминесцентные свойства в
конденсированной фазе, а использование полупроводниковых нанокристаллов в матрице органического
полимера может быть перспективным для фотовольтаики.
На сегодняшний день к изучению полупроводниковых нанокристаллов типа АII-BVI привлечено крайне
большое внимание. Уже сегодня эти наночастицы и композиты на их основе находят применение для
создания нового поколения светодиодов [1], в том числе источников белого света с очень высоким (до 90)
индексом цветопередачи (CRI) [2], в качестве высокоэффективных люминесцентных биометок [3], а так же
в качестве активных сред для лазерной генерации [4]. Полупроводниковые наночастицы, обладая рядом
уникальных свойств, успешно конкурируют с традиционными органическими красителями [5]. Они имеют
на порядок более высокое по сравнению с красителями значение коэффициента молярной экстинкции и
много более высокую фотостабильность, сохраняющеюся при плотностях мощности возбуждения вплоть до
106Вт/см2. Важной особенностью наночастиц является то, что квантовый выход их фотолюминесценции
(ФЛ) испытывает более чем на порядок меньшее падение при переходе от раствора к конденсированной
фазе [3, 5]. Кроме того, полупроводниковые нанокристаллы являются перспективным материалом для
фотовольтаики.
В представленной работе исследовались и сравнивались между собой спектральные свойства и
квантовый выход нанокристаллов с ядром из CdSe в пленках и матрицах различных полимеров, в том числе
используемых для создания фотовольтаических ячеек. Было обнаружено, что квантовые точки типа
CdSe/CdS/ZnS имеют более высокий квантовый выход в пленках по сравнению с CdSe/ZnS. Также было
показано, что введение наночастиц в прозрачную полимерную матрицу увеличивает их квантовый выход и
характерное время люминесценции в конденсированной фазе. После этого было проведено капсулирование
наночастиц типа CdSe/CdS/ZnS в водорастворимые полимеры с последующим исследованием их
спектральных свойств. Получившиеся гибридные структуры отличались слабым снижением квантового
выхода и характерного времени люминесценции при переходе из раствора в конденсированную фазу.
Рис. 1. Кинетика люминесценции образцов полупроводниковых квантовых точек
в конденсированной фазе с поверхностью модифицированной полимерами (PMAO и PEI) в сравнении с
немодифицированными
Список литературы
1. Kang S.-H., Kumar Ch.K., Lee Z., et. al. Quantum-dot light-emitting diodes utilizing CdSe/ZnS nanocrystals
embedded in TiO2 thin film. Applied Physics Letters. 2008. V.93. №19. P.191116. Applied Physics Letters. 2008.
V.93. №19. P.191116.
2. Shena C., Chua J., Qianb F., et. al. High color rendering index white LED based on nano-YAG:Ce3Y
phosphor hybrid with CdSe/CdS/ZnS core/shell/shell quantum dots. Journal of Modern Optics. 2012. V.59. P.11991203.
3. Resch-Genger U., Grabolle M., Cavaliere-Jaricot S., et. al. Quantum dots versus organic dyes as fluorescent
labels. Nature methods. 2008. V.5. №9. P.763–775.
4. Wang Y.-C., Yuan C.-T., Yang Y.-C., et. al. High efficiency silicon nanodisk laser based on colloidal
CdSe/ZnS QD. Nano reviews. 2011. V.2. P.2–6.
5. Zaharchenko K.V., Obraztcova E.A., Mochalov K.E., et. al. Laser-induced luminescence of CdSe/ZnS
nanoparticles in solution and condensed phase. Laser Physics. 2005. V.15. №8. P.1150–1153.