Charakterisierung von Nanokristallgrößenverteilung mittels Raman-Spektroskopie mit einem Multi-Partikel Phonon Confinement Modell

Summary

Wir zeigen, wie man die Größenverteilung der Halbleiter-Nanokristalle in einer quantitativen Weise zu bestimmen unter Verwendung der Raman-Spektroskopie unter Verwendung eines analytisch definierten Mehrkorn Phonon-Confinement-Modell. Die erhaltenen Ergebnisse sind in hervorragender Übereinstimmung mit den anderen Größenanalyse-Techniken wie Transmissionselektronenmikroskopie und Photolumineszenz-Spektroskopie.

Abstract

Analyse der Größenverteilung der Nanokristalle ist eine kritische Anforderung für die Verarbeitung und Optimierung ihrer größenabhängigen Eigenschaften. Die allgemeinen Techniken zur Größenanalyse verwendet werden, sind die Transmissionselektronenmikroskopie (TEM), Röntgenbeugung (XRD) und Photolumineszenz (PL). Diese Techniken eignen sich jedoch nicht für die Analyse der Nanokristallgrößenverteilung in einem schnellen, zerstörungsfreie und zuverlässige Weise zur gleichen Zeit jedoch nicht. Unser Ziel bei dieser Arbeit ist, dass die Größenverteilung des Halbleiter-Nanokristalle, die einer größenabhängigen Phonon Confinement-Effekte sind zu demonstrieren, kann quantitativ in einer zerstörungsfreien, schnelle und zuverlässige Art und Weise unter Verwendung der Raman-Spektroskopie bestimmt werden. Außerdem können Mischgrößenverteilungen getrennt untersucht werden, und ihre jeweiligen Volumenverhältnisse können mit Hilfe dieser Technik geschätzt werden. Um die Größenverteilung zu analysieren, haben wir eine analytische Ausdruck Einteilchen- PCM und p formulizedrojected es auf eine generische Verteilungsfunktion, die die Größenverteilung der analysierten Nanokristall vertreten wird. Als Modellversuch haben wir die Größenverteilung der freistehende Silizium-Nanokristallen (Si-NCs) mit multimodalen Größenverteilungen analysiert. Die geschätzten Größenverteilungen sind in hervorragender Übereinstimmung mit TEM und PL Ergebnisse und enthüllt die Zuverlässigkeit unseres Modells.

Introduction

Halbleiter-Nanokristalle Aufmerksamkeit wie ihre elektronischen und optischen Eigenschaften können durch einfaches Ändern ihrer Größe im Bereich gegenüber ihren jeweiligen Exziton-Bohr Radien abgestimmt werden. ¹ Diese einzigartigen größenabhängigen Eigenschaften machen für verschiedene technische Anwendungen diese Nanokristalle relevant. B. Trägervervielfachungseffekte beobachtet, wenn ein Hochenergiephotonen durch die Nanokristalle aus CdSe, Si und Ge absorbiert wird, kann das Konzept der Frequenzumwandlung in der Solarzelle verwendet werden; ^2-4 oder die Abhängigkeit der optischen Emission aus PbS-Nanokristallen und Si-Nanokristalle können im....

Protocol

1. Planung der Experimente

1. Zu synthetisieren oder zu erhalten, die Nanokristalle von Interesse ¹³ (Abbildung 1a).
2. Vermeiden Sie jede Verwechslung mit dem Hintergrundsignal, indem Sie sicherstellen, dass das Substratmaterial nicht überlappenden Peaks im Raman-Spektrum der Nanokristalle (Abbildung 1a).
3. Einschalten des Lasers der Raman-Spektroskopie-Setup. Warten Sie genügend Zeit (ca. 15 min) für die Laserintensität zu stabilisieren.
4. Messen einen Großreferenz des Nanomaterials analysiert werden ¹² (Abbildung 1b), im Anschluss an die in Schritt 2 Von der Spi....

Results

Für die Verwendung von Raman-Spektroskopie als eine Größenanalyse-Tool, um ein Modell der Größe bezogene Informationen aus einer gemessenen Raman-Spektrum benötigt extrahieren. Abbildung 2 fasst die analytischen Mehrkorn Phonon-Confinement-Modell. ¹² All-größenabhängigen Phonon-Confinement-Funktion (Abbildung 2 c) auf eine generische Größenverteilungsfunktion (Figur 2 b), die als eine Lognormalverteilung Funktion gewählt wird projiziert. Gege.......

Discussion

Erste Diskussionspunkt ist die kritischen Schritte im Protokoll. Um nicht überlappenden Signale mit dem Material von Interesse haben, ist es wichtig, eine andere Art von Substratmaterial wie in Schritt 1.2 angegebenen verwenden. Zum Beispiel, wenn Si-Nanokristalle sind von Interesse, nicht mit Silizium-Substrat für die Raman-Messungen. In 1 ist eine beispielsweise Si-Nanokristalle wurden auf Plexiglas Substrate, die völlig flach Signal etwa um den Bereich von Interesse hat, das heißt, von 480 b.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Raman-Spektroskopie	Renishaw	In Via	Ausgestattet mit 514 nm Ar-Ionen-Laser
Wire 3.0	Renishaw		Raman-Spektroskopie-Aufzeichnungswerkzeug
Mathematica	Wolfram		Zur Anpassung der Funktion und Größenbestimmung
Substrat Plexiglas			(zur Vermeidung von Signalkoinzidenz mit Si-NCs)Si-Wafer
			Referenz zum Si-NC Peakposition
Photolumineszenzspektroskopie			334 nm Ar-Laser. Für die optische Größenverteilung.
Transmissionselektronenmikroskopie			Strahlintensität 300 kV. Zur Bestimmung der Nanokristallgröße und -morphologie.