Книги по разным темам Pages:     | 1 | 2 |

Мы вырастили микрокристаллы иодистого таллия в пористом щелочно-боросиликатном стекле из насыщенного при 60C водного раствора TlI с помощью нескольких циклов погружения матрицы в раствор и ее последующего обезвоживания. В местах выхода пор на поверхность матрицы образуются микрокристаллы Рис. 4. Спектры поглощения (штриховая линия) и люминесс размером, превышающим диаметр пор. Согласно раценции (сплошная линия) полимерной матрицы, содержащей боте [13], в спектре поглощения орторомбического TlI микрокристаллы TlI при T = 77 K. 1 Ч излучение микрокриэкситонный пик прямого межзонного перехода имеет сталлов TlI, 2 Ч излучение матрицы.

Физика твердого тела, 2003, том 45, вып. Морфология и оптические спектры микрокристаллов иодатов металлов в пористых матрицах бо постепенно, либо резко. В последнем случае спектры микрокристаллов оказывались более размытыми вследствие сильных деформаций. На поверхности стеклянной матрицы точками роста являются в основном выходы пор, около которых формируется дендритная микрокристаллическая структура (рис. 5, c). Микрокристаллы BiIудается вырастить и в полимерной матрице из раствора в соляной кислоте.

В стеклах с большими порами спектр поглощения микрокристаллов близок к спектру объемного BiI3 по положению максимума прямого экситона и фононных реплик непрямого экситона. В матрицах с размером пор 6 nm наблюдается коротковолновый сдвиг максимума экситонного поглощения на величину от 20 до 50 meV по сравнению с объемным BiI3 (рис. 6, a) [14]. Если считать, что сдвиг в основном определяется толщиной слоистого микрокристалла, приближение слабого размерного квантования и известные параметры экситона позволяют оценить толщины микрокристаллов иодата висмута в этих матрицах как величины, составляющие от семи до трех слоевых пакетов. В матрицах с малой концентрацией микрокристаллов BiI3 спектр поглощения наряду со структурой, близкой по энергии к краю поглощения объемного кристалла, содержит полосы, наблюдавшиеся ранее в спектрах малых кластеров BiI3 [8].

Проведем краткое сравнение спектра люминесценции относительно больших микрокристаллов BiI3, выращенных в порах стеклянной матрицы и на ее поверхности, со спектром объемных кристаллов (рис. 6, b). Для таких образцов квантово-размерный сдвиг центра экситонной полосы не превышает 10 meV. Полоса излучения микрокристаллов X2 находится в области 1.91-1.93 eV, в которой в объемном BiI3 (симметрия C2 ) наблюдается рез3i кая структура экситонов, плененных в мезоскопических доменах, моделью которых являются квантовые диски с толщиной в один, два и три слоевых пакета. Излучение экситонов из этих доменов представляет собой группы узких линий, обозначенных как W1, W2 и W3 на спектрах, приведенных в работах [14Ц16]. В этих доменах кристаллическая решетка BiI3 имеет симметрию D3d, поэтому энергия излучения из доменов определяется шириной запрещенной зоны объемного иодата висмута с симметрией D3d (которая значительно меньше, чем у обычного кристалла с симметрией C2 ) и квантово3i Рис. 5. Микрофотографии пористой стеклянной матрицы размерным сдвигом уровней в доменах разной толщины.

с микрокристаллами TlI и BiI3. a Ч микрокристаллы иодата Как и в объемных кристаллах, содержащих домены, таллия; b Ч микрокристаллы иодата висмута в объеме матриизлучение микрокристаллов в области 1.91-1.93 eV мецы; c Ч дендритная структура иодата висмута на поверхности няется от образца к образцу в зависимости от концентматрицы.

рации мезоскопических доменов и их размерного распределения. Максимум другой полосы X1 в различных 4. Иодат висмута микрокристаллических образцах имеет энергию от 1.до 2.02 eV, что перекрывает область узких линий T, S Пластинки пористого стекла и монокристаллы BiI3 и R экситонов, связанных на дефектах упаковки. Эти помещались в вакуумированную ампулу и нагревались линии наблюдаются в спектрах поглощения (рис. 6, a) до 300-400C, так что в условиях термической возгонки и люминесценции объемных кристаллов BiI3 [16,17].

в порах росли микрокристаллы (рис. 5, b). После оконча- Мы полагаем, что в сильную полосу излучения миния роста матицы с микрокристаллами охлаждались ли- крокристаллов X1, имеющую сложную структуру, вноФизика твердого тела, 2003, том 45, вып. 1120 В.Ф. Агекян, И. Акаи, Т. Карасава Рис. 6. Спектры микрокристаллов BiI3, выращенных в пористых стеклянных матрицах, T = 4K. a Ч спектры поглощения матриц с высокой (1) и низкой (2) концентрацией иодата висмута, для сравнения внизу приведен спектр монокристалла BiIс толщиной 500 nm (T, S, R Ч линии экситонов, связанных на дефектах упаковки, FE Ч свободный экситон, стрелки Ч края ступеней непрямых экситонов). b Ч спектры люминесценции матриц с низкой (1) и высокой (2) концентрацией микрокристаллов и спектр образца с сильно деформированными микрокристаллами (3). Полосы X1 и X2 Ч излучение сравнительно больших микрокристаллов, полоса X3 Ч излучение малых микрокристаллов.

сят вклад как экситоны, связанные на дефектах упа- Таким образом, для иодатов металлов, имеющих ковки, так и доменные экситоны типа W1. В сильно несколько структурных модификаций, характерно сильдеформированных микрокристаллах BiI3 преобладают ное изменение температурных интервалов устойчивости низкоэнергетические компоненты этой полосы. Положе- модификаций при переходе от больших кристаллов к миние слабой полосы X2 соответствует доменным экси- крокристаллам. Оптические спектры слоистых микрокристаллов иодатов определяются в основном числом тонам W2 и W3, имеющим меньшую энергию, чем W1, и относящимся к сравнительно большим мезоскопиче- слоевых пакетов, которое растет при увеличении степени заполнения пор матрицы исследуемым веществом.

ским доменам. Для мезоскопических доменов (дисков) в микрокристаллах должны быть характерны, во-первых, преобладание тонких дисков (экситон W1) и, во-вторых, Список литературы ограничение латеральных размеров дисков, что должно дополнительно сдвигать группы узких линий W1, W[1] X.J. Bao, T.E. Schlesinger, R.B. James, C. Ortale, L. van и W3 в сторону высоких энергий. Широкая полоса den Berg. Appl. Phys. 68, 22 951 (1990).

[2] R. Farell, F. Olschner, K. Shah, M.R. Squillante. Nucl. Instr.

с максимумом 1.6 eV наиболее интенсивна в образцах Meth. Phys. Res. A 387, 194 (1997).

с низкой концентрацией микрокристаллов BiI3. Скорее [3] N.V. Sochinskii, V. Munos, J.M. Perez, J. Carabe, A. Morales.

всего, она соответствует излучению малых микрокриAppl. Phys. Lett. 72, 2023 (1998).

сталлов, для которых, согласно [14], характерны боль[4] И.Х. Акопян, О.Н. Волкова, Б.В. Новиков, Б.И. Вензель.

шие стоксовы потери, определяющие положение полосы ФТТ 39, 468 (1997).

юминесценции в низкоэнергетической области спектра.

[5] В.Ф. Агекян, А.Ю. Серов, Ю.А. Степанов. ФТТ 42, Эта полоса ослабляется по мере увеличения количества (2000).

BiI3 в матрице, что естественно объяснить уменьшением [6] I. Akai, T. Sato, A. Tanji, T. Karasawa, T. Komatsu, T. Suga, доли малых микрокристаллов. T. Kobayashi. J. Lumin. 87Ц89, 516 (2000).

Физика твердого тела, 2003, том 45, вып. Морфология и оптические спектры микрокристаллов иодатов металлов в пористых матрицах [7] И.Х. Акопян, Б.В. Новиков, М.М. Пимоненко, Б.С. Разбирин. Письма в ЖЭТФ 17, 3, 419 (1973).

[8] Z.K. Tang, Y. Nozue, T. Goto. J. Phys. Soc. Jap. 60, (1991).

[9] В.Ф. Агекян, А.Ю. Серов. ФТТ 38, 122 (1996).

[10] A. Yamamoto, H. Nakahara, M. Yoshihara, T. Goto. J. Phys.

Soc. Jap. 67, 2120 (1998).

[11] A. Nagai, K. Okamura, T. Ishihara. Physica B 227, 346 (1996).

[12] N. Ohno, K. Nakamura, Y. Nakai. J. Phys. Soc. Jap. 55, (1986).

[13] N. Ohno, M. Itoh. J. Phys. Soc. Jap. 62, 2966 (1993).

[14] T. Komatsu, D. Kim, T. Kobayashi, K. Watanabe, V.F. Aguekian, T. Karasawa, I. Akai, T. Iida. Surf. Rev. Lett. 3, (1996).

[15] T. Komatsu, T. Iida, K. Mirayama, M. Ishida, H. Kurisu, H. Kondo, I. Akai, T. Karasawa. Mol. Cryst. Liq. Cryst. 37, 218 (1992).

[16] T. Komatsu, T. Karasawa, I. Akai, T. Iida. J. Lumin. 70, (1996).

[17] Т. Коматсу, Т. Иида, И. Акаи, В.Ф. Агекян. ФТТ 37, (1995).

11 Физика твердого тела, 2003, том 45, вып. Pages:     | 1 | 2 |    Книги по разным темам