Атомная и электронная структура и квантовый конфайнмент в нанокристаллитах кремния. Часть II. Структура и оптические свойства допированных и сложных нанокристаллов кремния

Томилин, Феликс Николаевич; Мельчакова, Юлия Антоновна; Артюшенко, Полина Владимировна; Рогова, Анастасия Владимировна; Аврамов, Павел Вениаминович

Атомная и электронная структура и квантовый конфайнмент в нанокристаллитах кремния. Часть II. Структура и оптические свойства допированных и сложных нанокристаллов кремния

Томилин, Феликс Николаевич, Мельчакова, Юлия Антоновна, Артюшенко, Полина Владимировна, Рогова, Анастасия Владимировна, Аврамов, Павел Вениаминович

Дата публикации: 2023

Дата публикации в реестре: 2023-12-05T16:21:45Z

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.

Ключевые слова:
кремниевые кластеры, атомные структуры, электронные структуры, оптические свойства, экспериментальные исследования

Тип: статьи в журналах

Права: open access

Источник: Известия высших учебных заведений. Физика. 2023. Т. 66, № 3. С. 77-83