Caracterización de Nanocristal distribución por tamaño utilizando espectroscopia Raman con un multi-partícula Phonon Confinamiento Modelo

Summary

Demostramos cómo determinar la distribución del tamaño de los nanocristales semiconductores de manera cuantitativa mediante espectroscopia Raman que emplea un modelo de confinamiento de fonones de múltiples partículas analíticamente definido. Los resultados obtenidos están en excelente acuerdo con las otras técnicas de análisis de tamaño como microscopía electrónica de transmisión y la espectroscopia de fotoluminiscencia.

Abstract

Análisis de la distribución del tamaño de los nanocristales es un requisito crítico para el procesamiento y la optimización de sus propiedades dependientes del tamaño. Las técnicas comunes que se utilizan para el análisis del tamaño son microscopía electrónica de transmisión (TEM), difracción de rayos X (XRD) y espectroscopia de fotoluminiscencia (PL). Estas técnicas, sin embargo, no son adecuados para el análisis de la distribución del tamaño de los nanocristales de una forma rápida, no destructiva y de manera fiable al mismo tiempo. Nuestro objetivo en este trabajo es demostrar que la distribución del tamaño de los nanocristales semiconductores que están sujetos a los efectos de confinamiento de fonones dependientes del tamaño, se puede estimar cuantitativamente de manera no destructiva, rápida y confiable utilizando espectroscopia Raman. Por otra parte, la distribución de distintos tamaños se pueden separado probaron, y sus respectivas relaciones volumétricas pueden estimarse utilizando esta técnica. Con el fin de analizar la distribución de tamaño, hemos formulized una expresión analítica de PCM de una sola partícula y projected que en una función de distribución genérica que representará a la distribución del tamaño de nanocristales analizada. Como modelo de experimento, hemos analizado la distribución del tamaño de los nanocristales de silicio exentas (Si-CN) con distribuciones de tamaño multimodales. Las distribuciones de talla estimadas están en excelente acuerdo con TEM y PL resultados, revelando la fiabilidad de nuestro modelo.

Introduction

Nanocristales semiconductores llaman la atención como sus propiedades electrónicas y ópticas se pueden sintonizar, simplemente cambiando su tamaño en el rango en comparación con sus respectivos radios excitón-Bohr. ¹ Estas características dependientes del tamaño únicas hacen estos nanocristales relevante para diversas aplicaciones tecnológicas. Por ejemplo, los efectos de multiplicación portador, observaron cuando un fotón de alta energía es absorbida por los nanocristales de CdSe, Si, y Ge, puede ser utilizado en el concepto de conversión espectro en aplicaciones de células solares; ^{2 -} emisión óptica ⁴ o dependiente del tamaño de PB....

Protocol

1. Planificación de los experimentos

1. Sintetizar u obtener los nanocristales de interés ¹³ (Figura 1a).
2. Evite cualquier confusión con la señal de fondo, asegurándose de que el material de sustrato no tiene la superposición de picos en el espectro Raman de los nanocristales (Figura 1a).
3. Encienda el láser de la configuración de la espectroscopia Raman. Esperar el tiempo suficiente (aproximadamente 15 min) para la intensidad del láser se estabilice.
4. Medida una referencia mayor del nanomaterial a analizar ¹² (Figura 1b), siguiendo los pasos de medición descrit....

Results

Para el uso de la espectroscopia Raman como una herramienta de análisis de tamaño, un modelo para extraer la información relacionada con el tamaño de un espectro Raman medido que se necesita. La figura 2 resume el modelo de confinamiento de fonones multi-partícula analítica. Función de confinamiento de fonones ¹² All-dependiente del tamaño (Figura 2 c) se proyecta sobre una función de distribución de tamaño genérico (Figura 2 b), que se elige como una función.......

Discussion

Punto de discusión El primero es los pasos críticos en el protocolo. A fin de no tener picos superpuestos con el material de interés, es importante utilizar otro tipo de material de sustrato como se ha mencionado en el paso 1.2. Por ejemplo, si Si-CN son de interés, no utilice sustrato de silicio para las mediciones Raman. En la Figura 1 a, por ejemplo, Si-CN se sintetizaron sobre sustratos de plexiglás, que tiene señal completamente plana más o menos alrededor del rango de interés,.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Espectroscopía Raman	Renishaw	In Via	Equipado con láser de iones Ar de 514 nm
Wire 3.0	Herramienta de registro de espectroscopia Raman	Renishaw
Mathematica	Wolfram		Para la determinación de la función y el tamaño
del sustrato Plexiglás			(para evitar la coincidencia de la señal con Si-NCs)
Oblea			de SiReferencia a la posición de pico de Si-NC
Espectroscopía de fotoluminiscencia			Ar de 334 nm. Para la distribución óptica del tamaño.
Microscopía			Intensidad del haz 300 kV. Para la determinación del tamaño y la morfología de los nanocristales.