Реверсивне фотопотемніння в композитних наноструктурах As₂S₃/SiOx

Abstract

З використанням оптичних методик (поглинання в ІЧ- та видимій областях, КР-спектроскопія) досліджено реверсивний фотостимульований зсув краю поглинання (фотопотемніння) – ΔEg – наночастинок As₂S₃ у матриці SiO₁,₅. Під час формування нанокомпозитів As₂S₃/SiO₁,₅ фази халькогеніду розділяються на кластери, збагачені миш’яком або сіркою. Унаслідок експонування нанокомпозитів As₂S₃/SiO₁,₅ відбувається зменшення концентрації S–S- та збільшення концентрації As–Asзв ’язків, що є можливою причиною фотопотемніння. Спостерігалось значне збільшення ΔEg (до 4-кратного) у разі зменшення розмірів частинок халькогеніду в нанокомпозитних As₂S₃/SiO₁,₅ шарах порівняно з суцільними As₂S₃ плівками. Ефект збільшення ΔEg у нанокомпозитах пояснюється просторовим обмеженням дифузійного пробігу фотозбуджених носіїв у наночастинках As₂S₃, які знаходяться в діелектричній матриці.

The reversible photostimulated absorption edge shift (photodarkening), ΔEg, of As₂S₃ nanoparticles embedded into the SiO₁.₅ matrix is investigated with the use of optical methods (absorption in IR and visible rΔEgions, Raman spectroscopy). When forming the As₂S₃/SiO₁.₅ nanocomposites chalcogenide phases are separated into clusters enriched with arsenic or sulphur. As a result of the As₂S₃/SiO₁.₅ nanocomposites exposure the concentration of S-S bonds decreases and that of As-As bonds increases, which can give rise to photodarkening. As compared to continuous As₂S₃ films, the remarkable ΔEg increase (up to 4 times) with a decrease of chalcogenide particle sizes in the nanocomposite As₂S₃/SiO₁.₅ layers was observed. The effect of ΔEg increase in nanocomposites is related to a spatial confinement of a photoexcited carrier diffusion length in As₂S₃ nanoparticles embedded in a dielectric matrix.