Влияние поверхностного и поляризационного эффектов на перенос энергии электронного возбуждения в коллоидных растворах и пленках квантовых точек ZnSe

Abstract

Представлены и проанализированы оптические спектры поглощения коллоидных растворов и пленок на основе квантовых точек (КТ) ZnSe, стабилизированных тиоглицеролом и тиогликолевой кислотой и осажденных на сферические наночастицы диоксида кремния. Кроме обычного квантово-размерного эффекта, обнаружены еще два вклада в энергию экситонов в КТ. Первый, поверхностный, возникает в коллоидных растворах КТ, стабилизированных тиоглицеролом, за счет поглощения тиольной SH-группы атомами Zn и Se. Второй, дополнительный (поляризационный), образуется в твердых пленках обоих коллоидов из-за диэлектрического рассогласования материалов КТ и матрицы, в которой они находятся. Впервые показано, что перенос энергии электронного возбуждения на сферической поверхности в плотных массивах КТ ZnSe происходит за счет механизма сильного взаимодействия (гибридизации орбиталей) между соседними КТ, что удовлетворительно описывается предложенной теоретической моделью.

Представлено та проаналізовано оптичні спектри поглинання колоїдних розчинів та плівок на основі квантових точок (КТ) ZnSe, стабілізованих тіогліцеролом і тіогліколєвою кислотою та осаджених на сферичні наночастинки діоксиду кремнію. Крім звичайного квантово-розмірного ефекту, виявлено ще два внески в енергію екситонів в КТ. Перший, поверхневий, виникає у колоїдних розчинах КТ, стабілізованих тіогліцеролом, за рахунок поглинання тіольної SH-групи атомами Zn та Se. Другий, додатковий (поляризаційний), утворюється у твердих плівках обох колоїдів через діелектричну неузгодженність матеріалів КТ та матриці, в якій вони знаходяться. Вперше показано, що перенесення енергії електронного збудження на сферичній поверхні у щільних масивах КТ ZnSe відбувається за рахунок механізму сильної взаємодії (гібридизації орбіталей) між сусідніми КТ, що задовільно описується запропонованою теоретичною моделлю.

Optical absorption spectra of colloidal solutions and films based on ZnSe quantum dots (QD) stabilized with thioglycerol or thioglycolic acid and precipitated on spherical nanoparticles of silica dioxide are presented and studied. In addition to the usual quantum-size effect another two contributions to the QD excitons energy were revealed. The first is the surface contribution which appears in the colloidal solutions of stabilized with thioglycerol QD due to strong absorption of the thiol RSH group by the surface Zn and Se atoms. The second one (polarized) is additional, it arises in solid films of both type colloids due to the dielectric mismatch between QD materials and the surrounding matrix. It was shown for the first time that the energy transfer in the dense massif of ZnSe QDs on a spherical surface occurs due to the mechanism of strong interaction (hybridization of the orbitals) between neighbor QDs and that is described satisfactorily by a proposed theoretical model.