Сибирский федеральный университет

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2023

Идентификатор DOI: 10.17223/00213411/66/3/77

Ключевые слова: Silicon clusters, atomic structure, electronic structure, forbidden gap, optical properties, quantum confinment effects, кремниевые кластеры, атомная структура, электронная структура, запрещенная щель, оптические свойства, квантовый конфайнмент

Аннотация: Во второй части обзора подробно рассмотрены структура и оптические свойства уникальных кремниевых нанокластеров, состоящих либо из двух и более фрагментов кубического кремния, химически соединенных посредством эквивалентных <111> поверхностей за счет двойникования, либо допированных ионами редкоземельных металлов нанокристаллитов кремния, в частности, ионами Er⁺³. Показано, что допирование нанокристаллов кремния, внедренных в оксидную матрицу, приводит к формированию узкого, с выраженной прямой зависимостью от концентрации допанта, высокоинтенсивного пика в спектрах фотолюминесценции в длинноволновой области (0.8 эВ) с одновременным резким уменьшением интегральной широкополосной интенсивности в области 1.3-1.7 эВ за счет полного подавления люминесценции от кремниевых нанокристаллов и полного переноса интегральной интенсивности в область излучения ионов эрбия. Показано, что оптимальными люминесцентными свойствами обладают nc -Si:Er/SiO₂ гетероструктуры с достаточно маленькими нанокристаллами кремния, в которых ионы эрбия включены внутрь кристаллитов и не взаимодействуют с SiO₂-матрицей. Был синтезирован широкий класс квази-сферических и дэкаэдральных кремниевых наночастиц двойниковой природы с эффективными размерами 20-60 нм и различными механизмами компенсации структурных напряжений. In the second part of the review the structure and optical properties of unique silicon nanoclusters consisting either of two or more fragments of cubic silicon chemically connected through of equivalent <111> surfaces due to twinning, or silicon nanocrystallites doped with rare-earth metal ions, in particular, Er⁺³ ions are considered in details. It was shown that doping of silicon nanocrystals embedded in silica matrix leads to the formation of a narrow high-intensity peak in the photoluminescence spectra in the long-wavelength region (0.8 eV) with pronounced direct dependence on the dopant concentration with simultaneous sharp decrease in the integral broadband intensity in the region of 1.3-1.7 eV due to the complete suppression of luminescence from silicon nanocrystals and complete transfer of the integral intensity to the region of erbium ion emission. It was shown that nc -Si:Er/SiO₂ heterostructures with small silicon nanocrystals in which erbium ions are included inside the crystallites and do not interact with the SiO₂ matrix have optimal luminescent properties. A wide class of quasi-spherical and decahedral silicon nanoparticles of twin nature with effective sizes of 60-20 nm was synthesized and various mechanisms for compensating structural stresses were considered.

Журнал: Известия вузов. Физика

Выпуск журнала: Т.66, №3

Номера страниц: 77-83

ISSN журнала: 00213411

Место издания: Томск

Издатель: Национальный исследовательский Томский государственный университет

• Томилин Феликс Николаевич (Сибирский федеральный университет)
• Мельчакова Юлия Антоновна (Национальный исследовательский Томский государственный университет)
• Артюшенко Полина Владимировна (Красноярский государственный медицинский университет им. профессора А.Ф. Войно-Ясенецкого)
• Рогова Анастасия Владимировна (Красноярский государственный медицинский университет им. профессора А.Ф. Войно-Ясенецкого)
• Аврамов Павел Вениаминович (Кёнбукский национальный университет)

• Ядро РИНЦ (eLIBRARY.RU)
• Список ВАК