Спектральные и кинетические свойства квантовых точек сульфида серебра во внешнем электрическом поле

Предмет исследования. Исследовано влияние внешнего электрического поля на люминесцентные характеристики наночастиц сульфида серебра, внедренных в пленку на основе оптически пассивной диэлектрической матрицы.

Метод. Исследование люминесцентных характеристик выполнено методами оптической спектроскопии, а также времяразрешенной спектроскопии с применением техники времякоррелированного счета одиночных фотонов. Морфология наночастиц изучена при помощи просвечивающей электронной микроскопии.

Основные результаты. Показано, что помещение наночастиц сульфида серебра во внешнее электрическое поле приводит к увеличению интенсивности полосы рекомбинационной люминесценции, а также к ускорению процессов релаксации электронного возбуждения. Этот эффект можно объяснить тем, что электрическое поле увеличивает скорость транспорта свободных дырок к электронным ловушкам, которые играют роль центров излучательной рекомбинации. Практическая значимость. Показано, что наночастицы сульфида серебра могут быть эффективно использованы в качестве активных слоев органических светоизлучающих диодов, где внешнее поле порядка 500 кВ/см не приведет к ухудшению их рабочих люминесцентных характеристик.

1. Luo J., Rong X.-F., Ye Y.-Y., Li W.-Z., Wang X.-Q., Wang W. Research progress on triarylmethyl radical-based high-efficiency OLED // Molecules. 2022. V. 27. N 5. P. 1632. https://doi.org/10.3390/molecules27051632

2. Corrêa Santos D., Vieira Marques M.D.F. Blue light polymeric emitters for the development of OLED devices // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 2022. V. 33. N 16. P. 12529–12565. https://doi.org/10.1007/s10854-022-08333-3

3. Ващенко А.А., Осадченко А.В., Селюков А.С., Амброзевич С.А., Захарчук И.А., Дайбаге Д.С., Шляхтун О., Володин Н.Ю., Чепцов Д.А., Долотов С.М., Травень В.Ф. Электролюминесценция кумариновых красителей // Краткие сообщения по физике ФИАН. 2022. Т. 49. № 3. С. 13–18.

4. Ващенко А.А., Витухновский А.Г., Лебедев В.С., Селюков А.С., Васильев Р.Б., Соколикова М.С. Органический светоизлучающий диод на основе плоского слоя полупроводниковых нанопластинок CdSe в качестве эмиттера // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2014. Т. 100. № 2. С. 94–98. https://doi.org/10.7868/S0370274X14140045

5. Селюков А.С., Витухновский А.Г., Лебедев В.С., Ващенко А.А., Васильев Р.Б., Соколикова М.С. Электролюминесценция коллоидных квазидвумерных полупроводниковых наноструктур CdSe в гибридном светоизлучающем диоде // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2015. Т. 147. № 4. С. 687–701. https://doi.org/10.7868/S0044451015040035

6. Bauri J., Choudhary R.B., Mandal G. Recent advances in efficient emissive materials-based OLED applications: a review // Journal of Materials Science. 2021. V. 56. N 34. P. 18837–18866. https://doi.org/10.1007/s10853-021-06503-y

7. Wu P., He T., Zhu H., Wang Y., Li Q., Wang, Z., Fu X., Wang F., Wang P., Shan C., Fan Z., Liao L., Zhou P., Hu W. Next-generation machine vision systems incorporating two-dimensional materials: Progress and perspectives // InfoMat. 2022. V. 4. N 1. P. e12275. https://doi.org/10.1002/inf2.12275

8. Jiang P., Tian Z.-Q., Zhu C.-N., Zhang Z.-L., Pang D.-W. Emissiontunable near-infrared Ag2S quantum dots // Chemistry of Materials. 2012. V. 24. N 1. P. 3–5. https://doi.org/10.1021/cm202543m

9. Grevtseva I.G., Ovhinnikov O.V., Smirnov M.S., Perepelitsa A.S., Chevychelova T.A., Derepko V.N., Osadchenko A.V., Selyukov A.S. The structural and luminescence properties of plexcitonic structures based on Ag2S/l-Cys quantum dots and Au nanorods // RSC Advances. 2022. V. 12. N 11. P. 6525–6532. https://doi.org/10.1039/D1RA08806H

10. Lin S., Feng Y., Wen X., Zhang P., Woo S., Shrestha S., Conibeer G., Huang S. Theoretical and experimental investigation of the electronic structure and quantum confinement of wet-chemistry synthesized Ag2S nanocrystals // The Journal of Physical Chemistry. 2015. V. 119. N 1. P. 867–872. https://doi.org/10.1021/jp511054g

11. Grevtseva I., Ovchinnikov O., Smirnov M., Perepelitsa A., Chevychelova T., Derepko V., Osadchenko A., Selyukov A. IR luminescence of plexcitonic structures based on Ag2S/L-Cys quantum dots and Au nanorods // Optics Express. 2022. V. 30. N 4. P. 4668–4679. https://doi.org/10.1364/OE.447200

12. Bozyigit D., Yarema O., Wood V. Origins of low quantum efficiencies in quantum dot LEDs // Advanced Functional Materials. 2013. V. 23. N 24. P. 3024–3029. https://doi.org/10.1002/adfm.201203191

13. Vitukhnovsky A.G., Selyukov A.S., Solovey V.R., Vasiliev R.B., Lazareva E.P. Photoluminescence of CdTe colloidal quantum wells in external electric field // Journal of Luminescence. 2017. V. 186. P. 194–198. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2017.02.041

14. Ovchinnikov O.V., Aslanov S.V., Smirnov M.S., Grevtseva I.G., Perepelitsa A.S. Photostimulated control of luminescence quantum yield for colloidal Ag2S/2-MPA quantum dots // RSC Advances. 2019. V. 9. N 64. P. 37312–37320. https://doi.org/10.1039/C9RA07047H

15. Кацаба А.В., Федянин В.В., Амброзевич С.А., Витухновский А.Г., Лобанов А.Н., Селюков А.С., Васильев Р.Б., Саматов И.Г., Брунков П.Н. Характеризация дефектов в коллоидных нанокри-сталлах CdSe модифицированным методом термостимулированной люминесценции // Физика и техника полупроводников. 2013. Т. 47. № 10. С. 1339–1343.

16. Ovchinnikov O.V., Grevtseva I.G., Smirnov M.S., Kondratenko T.S. Reverse photodegradation of infrared luminescence of colloidal Ag2S quantum dots // Journal of Luminescence. 2019. V. 207. P. 626–632. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2018.12.019

17. Derepko V.N., Ovchinnikov O.V., Smirnov M.S., Grevtseva I.G., Kondratenko T.S., Selyukov A.S., Turishchev S.Y. Plasmon-exciton nanostructures, based on CdS quantum dots with exciton and trap state luminescence // Journal of Luminescence. 2022. V. 248. P. 118874. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2022.118874

18. Smirnov M.S., Ovchinnikov O.V. IR luminescence mechanism in colloidal Ag2S quantum dots // Journal of Luminescence. 2020. V. 227. P. 117526. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2020.117526

19. Смирнов М.С., Овчинников О.В., Гревцева И.Г., Звягин А.И., Перепелица А.С., Ганеев Р.А. Фотоиндуцированная деградация оптических свойств коллоидных квантовых точек Ag2S и CdS, пассивированных тиогликолевой кислотой // Оптика и спектроскопия. 2018. Т. 124. № 5. С. 648–653. https://doi.org/10.21883/OS.2018.05.45946.312-17