Caracterização de nanocristal Tamanho Distribution utilizando Espectroscopia Raman com um Multi-partícula Phonon Confinamento Modelo

Summary

Demonstramos como para determinar a distribuição do tamanho de nanocristais semicondutores de modo quantitativo utilizando espectroscopia de Raman utilizando um modelo de fonão confinamento multi-partícula definida analiticamente. Os resultados obtidos estão em excelente acordo com as outras técnicas de análise de tamanho como microscopia eletrônica de transmissão e espectroscopia de fotoluminescência.

Abstract

A análise da distribuição de tamanho de nanocristais é um requisito essencial para o processamento e optimização das suas propriedades dependentes de tamanho. As técnicas comuns utilizadas para a análise do tamanho são microscopia electrónica de transmissão (TEM), difracção de raios-X (DRX) e espectroscopia de fotoluminescência (PL). Estas técnicas, no entanto, não são adequados para análise da distribuição de tamanho de nanocristais de uma forma rápida e não destrutiva de forma fiável e, ao mesmo tempo. O nosso objectivo neste trabalho é demonstrar que a distribuição do tamanho de nanocristais de semicondutores, que são sujeitas a efeitos de fonão confinamento dependente do tamanho, pode ser quantitativamente avaliado de um modo não destrutivo, rápida e fiável utilizando espectroscopia de Raman. Além disso, as distribuições de tamanhos diferentes podem ser sondados separadamente, e as suas respectivas proporções volumétricas pode ser estimada usando esta técnica. A fim de analisar a distribuição de tamanho, que têm uma expressão analítica formulized PCM de uma partícula e p-rojected-lo para uma função de distribuição genérica que representa a distribuição de tamanhos de nanocristais analisados. Como um modelo experimental, foi analisada a distribuição de tamanho de nanocristais de silício free-standing (Si-CN), com distribuições de tamanho de multi-modais. As distribuições de tamanho estão em excelente concordância com os resultados de MET e PL, revelando a confiabilidade do nosso modelo.

Introduction

Nanocristais semicondutores chamar a atenção como as suas propriedades ópticas e electrónicos podem ser ajustados simplesmente mudando o seu tamanho na gama em comparação com os respectivos raios éxciton-Bohr. ¹ Estas características dependentes de tamanho originais fazem estes nanocristais relevante para várias aplicações tecnológicas. Por exemplo, os efeitos de multiplicação do portador, observada quando um fotão de alta energia é absorvida pelos nanocristais de CdSe, Si e Ge, pode ser utilizado no conceito de conversão de espectro em aplicações em células solares; ^{2 -} emissão óptica ⁴ ou tamanho dependente de PBS-CNs e Si-NCS pode ....

Protocol

1. Planejamento de Experimentos

1. Sintetizar ou obter os nanocristais de interesse ¹³ (Figura 1a).
2. Evitar qualquer confusão com o sinal de fundo, certificando-se que o material de substrato não tem picos sobrepostos no espectro de Raman dos nanocristais (Figura 1A).
3. Ligue o laser da instalação Espectroscopia Raman. Espera tempo suficiente (cerca de 15 min) para a intensidade do laser para estabilizar.
4. Medida uma referência maior parte do nanomaterial a serem analisados ^​​12 (Figura 1b), seguindo os passos de medição descritos no Passo 2. A partir da posição....

Results

Para utilizando espectroscopia de Raman como uma ferramenta de análise de tamanho, um modelo para extrair a informação relacionada com o tamanho de um espectro de Raman de medição é necessário. A Figura 2 resume o modelo de fonão confinamento analítica multi-partículas. Função fonão confinamento ¹² All-tamanho-dependente (Figura 2 c) é projectada sobre uma função de distribuição de tamanho genérico (Figura 2 b), que é escolhido como uma função de distribuição.......

Discussion

Primeiro ponto de discussão é as etapas críticas no âmbito do protocolo. A fim de não ter picos sobrepostos com o material de interesse, é importante o uso de outro tipo de material de substrato tal como mencionado no passo 1.2. Por exemplo, se Si-CNs são de interesse, não use substrato de silício para as medições Raman. Na Figura 1 a, por exemplo, Si-NCS foram sintetizados em substratos de acrílico, que tem cerca de sinal totalmente plana em torno da gama de interesse, ou seja.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Espectroscopia Raman	Renishaw	In Via	Equipado com laser de íon Ar de 514 nm
Fio 3.0	Renishaw		Ferramenta de registro de espectroscopia Raman
Mathematica	Wolfram		Para função de ajuste e determinação de tamanho
Substrato			Plexiglass (para evitar coincidência de sinal com Si-NCs)
Si wafer			Referência à espectroscopia
		de fotoluminescência	laser Ar de 334 nm. Para distribuição óptica de tamanho.
Microscopia			Intensidade do feixe 300 kV. Para determinação do tamanho e morfologia do nanocristal.