Влияние размера люминесцирующей полупроводниковой частицы на ее свойства как люминофора. Квантовые точки.

Из приведенного выше (см. выражение (10)) частного решения уравнения Шредингера вытекает, что расположение стоячих волн (т.е. электронных энергетических уровней) зависит от размера «потенциального ящика», который рассматривается как модель реально существующих молекулярных систем. Если размер этого ящика увеличивается, с определенного момента количество доступных для электронов орбиталей становится бесконечно большим, а энергетические «расстояния» между ними – настолько маленькими, что межорбитальные переходы могут осуществляться просто за счет тепловой энергии электронов. Это означает утрату квантования энергетических уровней и трансформацию спектров поглощения и фотолюминесценции вещества в сплошные. Напротив, снижение размера «потенциального ящика» ниже определенных величин приводит к тому, что из-за ограниченной подвижности электронам становятся доступны лишь немногие орбитали.

В полупроводниковых кристаллах существуют так называемые валентная зона и зона проводимости, разделенные «потенциальной ямой», в которой пребывание носителей заряда запрещено (энергетически невыгодно). Если в крупных кристаллах энергии носителей заряда в этих зонах не квантуются (энергетические спектры непрерывны), то при снижении размеров таких кристаллов до размеров крупных молекул из-за ограничения подвижности начинают выполняться требования квантовой механики, и в пределах вышеупомянутых валентной зоны и зоны проводимости появляются квантованные энергетические уровни, которые и занимают носители (рис. 29). Иными словами, такой нанокристалл или квантовая точка начинает проявлять себя как отдельная молекулы с соответствующими квантово-механическими последствиями. Для того, что означенные сдвиги появились, необходимо, чтобы квантовая точка содержала от 100 до 10000 атомов. Эти границы определяются радиусом так называемого экситона Бора для данного полупроводника. Экситон (от лат. excito - возбуждать) - мигрирующее в кристалле электронное возбуждение, не связанное с переносом электрического заряда и массы. Если частица оказывается крупнее указанных границ, разности в энергиях между соседними уровнями становятся меньше энергии теплового движения (меньше kT, где k – постоянная Больцмана, T –абсолютная температура), что означает исчезновение энергетической дискретности.

Дата добавления: 2015-07-25