Geum.ru

Гетероструктуры на основе органических полупроводников и пленок наночастиц

Вид материалаДокументы
Подобный материал:

М.В. АРТЕМЬЕВ1, С.В. ДАЙНЕКО, К.В. ЗАХАРЧЕНКО, В.А. ОЛЕЙНИКОВ2, М.Г. ТЕДОРАДЗЕ3, А.А. ЧИСТЯКОВ

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

1Институт физико-химических проблем БГУ, Минск, Беларусь

2Институт биоорганической химии РАН, Москва

3Институт физической химии и электрохимии РАН, Москва


ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ НА ОСНОВЕ ОРГАНИЧЕСКИХ

ПОЛУПРОВОДНИКОВ И ПЛЕНОК НАНОЧАСТИЦ

CdSe И CdSe/ZnS


Получены и исследованы пленки с высокой концентрацией наночастиц CdSe и CdSe/ZnS на поверхности различных органических полупроводников, а также гетероструктуры на основе органических полупроводников и пленок наночастиц. Проведены исследования оптических свойств полученных пленок, показана перспективность применения гетероструктур на основе пленок с высокой концентрацией наночастиц CdSe для наблюдения эффективных фотовольтаических явлений.


В последнее время много внимания уделяется исследованию нано­размерных полупроводниковых структур, в частности, наночастиц CdSe/ZnS. Интерес к наночастицам обусловлен в первую очередь сильным влиянием их размера на оптические свойства [1]. Много внимания уделяется исследованию конденсатов наночастиц. Это связано с возможностью получения лазерной генерации [2], а также создания новых светоизлучающих структур [3] и фотовольтаических элементов на основе пленок наночастиц CdSe и CdSe/ZnS [4]. Согласно оценкам, наиболее перспективными для создания новых материалов оптоэлектроники являются пленки с высокими, близкими к предельным концентрациями наночастиц [5].

В данной работе рассматриваются фотофизические свойства пленок с высокими концентрациями наночастиц CdSe и CdSe/ZnS, близкими к предельным, на поверхности различных органических полупроводников. Обсуждаются электрофизические свойства гетероструктур на базе полученных пленок наночастиц и органических полупроводников.

Наночастицы CdSe и CdSe/ZnS были получены путем синтеза из металлоорганических соединений [1]. Средний размер наночастиц составил (4.4±0.4) нм. Были исследованы пленки наночастиц с концентрациями, близкими к предельным. Для получения пленок была использована методика осаждения наночастиц из сильно неравновесных растворов. Подбор концентрации наночастиц, температуры и скорости испарения растворителя позволил получать пленки с высокой однородностью, низким рассеянием и высокой лучевой стойкостью. Были получены пленки наночастиц толщиной от нескольких монослоев до 200 нм на различных органических полупроводниках. Пленки органических полупроводников формировались методом spin-coating на стеклянных подложках с напыленной пленкой ITO.

Было показано, что величина квантового выхода в пленках наночастиц CdSe на порядок ниже, чем в пленках наночастиц CdSe/ZnS. Это справедливо как для пленок на стекле, так и на органических полупроводниках. Данный результат свидетельствует о том, что время жизни возбужденных состояний в пленках наночастиц без оболочки в несколько раз ниже, чем в пленках наночастиц с оболочкой. Аналогичный вывод сделан из сравнения зависимостей интенсивности люминесценции от плотности мощности возбуждающего излучения для пленок наночастиц CdSe и CdSe/ZnS.

Были проведены исследования вольт-амперных характеристик гетероструктур на основе органических полупроводников и пленок наночастиц CdSe и Cdse/ZnS. Обнаружено, что включение пленки наночастиц в гетероструктуру из органических полупроводников полиимидов приводит к резкому, на два-четыре порядка, повышению проводимости. При этом, несмотря на низкое время жизни, для гетероструктур с пленками наночастиц CdSe проводимость оказывается на два порядка выше, чем для структур с наночастицами CdSe/ZnS, что, по всей видимости, связано с отсутствием оболочки. Таким образом, использование пленок с высокой концентрацией наночастиц CdSe перспективно для повышения эффективности фотовольтаических явлений в гетероструктурах на основе органических полупроводников.


Список литературы

  1. A. Sukhanova, J. Devy, L. Venteo et al. Biocompatible fluorescent nanocrystals for immunolabeling of membrane proteins and cells.//Anal. Biochem., Vol. 324, No 1, pp. 60 - 67 (2004).
  2. V.I. Klimov Nanocrystal Quantum Dots: From fundamental photophysics to multicolor lasing. //Los Alamos Science.V. 28 (2003).
  3. J. Zhao, J.A. Bardecker, A.M. Munro et al. Efficient CdSe/CdS Quantum Dot Light-Emitting Diodes Using a Thermally Polymerized Hole Transport Layer. // Nanoletters. V. 6. № 3. Р. 463–467 (2006).
  4. B. Sun, E. Marx, N.C. Greenham. Photovoltaic Devices Using Blends of Branched CdSe Nanoparticles and Conjugated Polymers. //Nano Lett. V. 3. № 7. Р. 961–963 (2003).
  5. Seung Y. Myong, Recent Progress in Inorganic Solar Cells Using Quantum Structures. // Recent Patents on Nanotechnology. v. 1. Р. 67-73 (2007).