Method Article

אפיון התפלגות גודל ננו באמצעות ראמאן ספקטרוסקופיה עם דגם Phonon מאסר רב-חלקיקים

DOI:

10.3791/53026

⸱

August 22nd, 2015

 , 
1Department of Applied Physics, Eindhoven University of Technology, 2Dutch Institute for Fundamental Energy Research

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

אנו מדגימים כיצד לקבוע את התפלגות הגודל של nanocrystals מוליכים למחצה באופן כמותי באמצעות ספקטרוסקופיית ראמאן העסקת מודל כליאת פונון רב-חלקיקים מוגדרים באופן אנליטי. תוצאות שהתקבלו הן בהסכם מצוין עם טכניקות ניתוח גודל אחרות כמו מיקרוסקופ אלקטרונים הולכה וספקטרוסקופיה photoluminescence.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ניתוח התפלגות הגודל של nanocrystals הוא דרישה קריטית לעיבוד ואופטימיזציה של נכסי הגודל התלוי. הטכניקות הנפוצות המשמשות לניתוח הגודל הן מיקרוסקופ אלקטרונים שידור, קרן ה- X עקיפה (XRD) (TEM) וספקטרוסקופיה photoluminescence (PL). טכניקות אלה, עם זאת, אינן מתאימות לניתוח התפלגות גודל ננו במהירות, שאינו הרסנית ואופן אמין באותו הזמן. המטרה שלנו בעבודה זו היא על מנת להוכיח כי התפלגות גודל של nanocrystals מוליכים למחצה שכפופות להשפעות כליאת פונון גודל תלוי, ניתן להעריך כמותית באופן שאינו הרסני, מהיר ואמין באמצעות ספקטרוסקופיית ראמאן. יתר על כן, הפצות גודל מעורבות יכולות להיות נחקר בנפרד, וניתן לאמוד ביחסי הנפח שלהם באמצעות טכניקה זו. על מנת לנתח את התפלגות הגודל, יש לנו formulized ביטוי אנליטי של PCM אחד-חלקיקים ועמ 'rojected אותו על פונקצית התפלגות כללית שתייצג את התפלגות הגודל של ננו ניתח. כניסוי מודל, יש לנו ניתחנו את התפלגות הגודל של nanocrystals חופשי עומד סיליקון (Si-NCS) עם הפצות גודל רבי מודלי. הפצות הגודל המשוערות הן בהסכם מצוין עם תוצאות TEM וPL, חושפות את האמינות של המודל שלנו.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

nanocrystals סמיקונדקטור למשוך תשומת לב כיכולים להיות מכוון המאפיינים האלקטרוניים והאופטיים שלהם פשוט על ידי שינוי הגודל שלהם בטווח בהשוואה לרדיוס אקסיטון-והר שלהם. 1 תכונות גודל תלוי הייחודיות אלה הופכות את nanocrystals אלה רלוונטיים עבור יישומים טכנולוגיים שונים. לדוגמא, השפעות כפל מוביל, נצפו כאשר פוטון אנרגיה גבוה נספג על ידי nanocrystals של CdSe, Si, וגה, ניתן להשתמש ברעיון של המרת ספקטרום ביישומי תאים סולריים; 2 - פליטה אופטית 4 או גודל תלוי מ PBS-NCS וסי-NCS ניתן להשתמש באור דיודה יישומים (LED). 5,6 ידע מדויק ושליטה על התפלגות גודל ננו לכן לשחק תפקיד מכריע באמינות וביצועים של י....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. תכנון של הניסויים

  1. לסנתז או לקבל את nanocrystals של עניין 13 (איור 1 א).
  2. למנוע בלבול עם אות הרקע על ידי וודא כי חומר המצע אין חופף פסגות בספקטרום ראמאן של nanocrystals (איור 1 א).
  3. הפעל את הלייזר של התקנת ספקטרוסקופיית ראמאן. חכה מספיק זמן (כ -15 דקות) לעוצמת הלייזר לייצוב.
  4. מדוד התייחסות תפזורת של nanomaterial להיות מנותחת 12 (....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

לשימוש בספקטרוסקופיית ראמאן ככלי ניתוח גודל, מודל כדי לחלץ את המידע הקשור לגודל מספקטרום ראמאן מדוד נחוצה. איור 2 מסכמים את מודל כליאת פונון רב-חלקיקי האנליטיות. פונקצית כליאת פונון 12 All-גודל-תלויה (איור 2 ג) מוקרן על פונקציה גנרית התפלגות גודל (איור 2 ב), אשר נבחרה כפונקציה הפצת גויות לוג. בהתחשב במשרעת (ד איור 2), רוחב מלא במחצית המרבית (איור 2 ה), ושינוי התדר (ו 2 איור)

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

נקודת הדיון הראשונה היא השלבים הקריטיים בפרוטוקול. על מנת שלא יצטרכו פסגות חופפות עם החומר של עניין, חשוב להשתמש בסוג אחר של חומר מצע כאמור בשלב 1.2. לדוגמא, אם סי-NCS הם עניין, לא משתמש במצע סיליקון למדידות ראמאן. באיור 1, למשל, Si-NCS היו מסונתז על מצעי פרספקס, שיש לו אות שטוחה לחלוטין בערך סביב הטווח של עניין, כלומר, 480-530 סנטימטר - 1. בנוסף למדידת אות התייחסות תפזורת להעריך את המשמרת של שיא הקשורים ננו כאמור בשלב 1.4, זה גם קריטי כדי לאתר.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

למחברים אין מה לחשוף.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

עבודה זו הייתה חלק מתוכנית המחקר של הקרן למחקר בסיסי על החומר (FOM), שהיא חלק מהארגון ההולנדי למחקר מדעי (NWO). מחברי העבודה הזו מודים ל-M. J. F. van de Sande על הסיוע הטכני המיומן, ל-M. A. Verheijen על תמונות TEM, ולקבוצה של Tom Gregorkiewicz על מדידות PL.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
ספקטרוסקופיה רמאןרנישובוויה מצויד בחוטלייזר יון Ar 514 ננומטר
3.0שיא ספקטרוסקופיהשל רנישו
מתמטיקהוולפרםלפונקציה מתאימה וקביעת גודל
פרספקס מצע(כדי למנוע צירוף מקרים של אות עם Si-NCs)
פרוסתSiהתייחסות
פוטו-לומינסנציה334 ננומטר לייזר Ar. לחלוקת גודל אופטי.
מיקרוסקופעוצמת קרן 300 קילו וולט. לקביעת גודל ננו-גבישים ומורפולוגיה.
כלי רמאןלספקטרוסקופיה במיקום שיא Si-NC אלקטרונים שידור

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Goller, B., Polisski, S., Wiggers, H., Kovalev, D. Freestanding spherical silicon nanocrystals: A model system for studying confined excitons. Appl Phys Lett. 97 (4), 041110(2010).
  2. Luo, J. -W., Franceschetti, A., Zunger, A.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Nanocrystal Size DistributionRaman SpectroscopyPhonon Confinement ModelSilicon NanocrystalsSize Distribution AnalysisNon destructive AnalysisTransmission Electron MicroscopyPhotoluminescence SpectroscopyMulti particle ModelSpectral Acquisition

Related Articles