Российские нанотехнологии. 2017; 12: 41-48
ЭЛЕКТРОННО-МИКРОСКОПИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАНОКРИСТАЛЛОВ СУЛЬФИДОВ МЕТАЛЛОВ, СФОРМИРОВАННЫХ В ПЛЕНКАХ ЛЕНГМЮРА — БЛОДЖЕТТ
Аннотация
С помощью высокоразрешающей электронной микроскопии исследована кристаллическая структура и морфология нанокристаллов CdS, ZnS, CdZnS и PbS, образующихся при сульфидировании и последующем отжиге пленок бегенатов соответствующих металлов, полученных по методу Ленг- мюра — Блоджетт. Установлено, что размер кристаллов не зависит от толщины исходной пленки бегената. Средний латеральный размер находится в диапазоне от 2 до 4 нм при толщинах пленки от 2 до 14 монослоев. Отжиг в различных атмосферах приводит к увеличению среднего размера нанокристаллов, изменению морфологии и окислению при характерных температурах. Из анализа межплоскостных расстояний установлено, что нанокристаллы формируются с гексагональными или кубическими кристаллическими решетками различных типов, характерными для каждого исследуемого материала.
Список литературы
1. Zapan R., Ray A.K., Hassan A.K. // Electrical Characterisation of Stearic Acid/Eicosylamine Alternate Layer Langmuir-Blodgett Films Incorporating CdS Nanoparticles // Thin Solid Films. 2007. V. 515. P. 3956–3961.
2. Parhizkar M., Nigvendra Kumar, Nayak P.K., Talwar S.S., Major S.S., Srinivasa R.S., Fréchet-type dendrons-capped gold clusters / Cdx Zn1−xS-arachidic acid composite LB films // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2005. V. 257–258. P. 405–410.
3. Ковальчук М.В., Клечковская В.В., Фейгин Л.А. Молекулярный конструктор Ленгмюра — Блоджетт // Природа. 2003. № 11. C. 11–19.
4. Блинов Л.М. Физические свойства и применение ленгмюровских моно- и мультимолекулярных структур // Успехи химии. 1983. Т. 52. № 8. С. 1263–1300.
5. Блинов Л.М. Ленгмюровские пленки // Успехи физических наук. 1988. Т. 155. № 3. С.433–480.
6. Madelung O., Rossler U., Schulz M. Numerical Data and Functional Relationships in Science and Technology // New Series. Springer-Verlag. 1999. V. 41B. P. 320.
7. Dona J.M., Herrero J. Chemical bath codeposited CdS-ZnS film characterization // Thin Solid Films. 1995. V. 268. P. 5–14.
8. Fraser D.B., Cook H.D. Sputter deposition of Cd1−xZnx S photoconductive films // J. Vac. Sci. Technol. 1974. V. 11. P. 56–64. 9. Torres J., Gordillo G. Photoconductors based on Znx Cd1−xS thin films // Thin Solid Films. 1992. V. 207. P. 231–240.
9. Ozanyan K.B., Nicholls J.E., May L., Hogg J.H.C., Hagston W.E., Lunn B., Ashenford E. Optically pumped stimulated emission in ZnS-ZnCdS multiple quantum-wells, MBE-grown on GaP // Solid State Commun. 1996. V. 99. P. 407–415.
10. Gruzsecki T., Halmsstrom B. Preparation of thin films of polycrystalline CdSe for solar energy conversion I. A literature survey // Solar Energy Mater. Solar Cells. 1993. V. 31. P. 227–236.
11. Subramaniam N.G., Lee J.C., Kang T.W. Current-controlled resistance modulation in ferroelectric Cd1−xZnx S thin films for nonvolatile memory applications // Appl. Phys. Lett. 2005. V. 87. № 21. P. 212907 (1–3).
12. Rosenthal S.J., Chang J.C., Kovtun O., McBride J.R., Tomlinson I.D. Biocompatible quantum dots for biological applications // Chemistry & Biology. 2011. V. 18. P. 10–24.
13. Екимов А.И., Онущенко А.А. Оптические свойства полупроводниковых микрокристаллов // Письма в ЖЭТФ. 1994. Т. 40. № 8. С. 337–340.
14. Jialong Zh., Kai D., Yimin Ch. Temperature dependence of photoluminescence in CdS nanocrystals prepared by sol-gel method // Journal of Luminescence. 1996. V. 67. № 66. P. 332–336.
15. Екимов А.И., Онущенко А.А. Квантовый размерный эффект в оптических спектрах полупроводниковых микрокристаллов // Физика и техника полупроводников. 1992. Т. 1б. № 7. С. 1215–1223.
16. Акимов И.А., Денисюк И.Ю., Мешков А.М. Нанокристаллы полупроводников в полимерной матрице — новые оптические среды // Оптика и спектроскопия. 1992. Т. 72. № 4. С. 1026–1032.
17. Репинский С.М., Свешникова Л.Л., Хапов Ю.И. Кинетика сульфидирования мультимолекулярных слоев бегенатов // Журнал физической химии. 1998. Т. 72. № 5. C. 825–828.
18. Гутаковский А.К., Свешникова Л.Л., Бацанов С.А., Ерюков Н.А. Электронно-микроскопические исследования нанокристаллов CuS, сформированных в пленках Ленгмюра — Блоджетт // Автометрия. 2014. Т. 50. № 3. С. 108–114.
19. Lu M.-Y., Song J., Lu M.-P., Lee C.-Y., Chen L.-J., Wang Zh. L. ZnO–ZnS Heterojunction and ZnS Nanowire Arrays for Electricity Generation // ACS Nano. 2009. V. 3. № 2. P. 357–362.
20. Zeng Z., Garoufalis C.S., Terzis A.F., Baskoutas S. Linear and nonlinear optical properties of ZnO/ZnS and ZnS/ZnO core shell quantum dots: Effects of shell thickness, impurity, and dielectric environment // J. Appl. Phys. 2013. V. 114. P. 023510– 023517.
Title in english. 2017; 12: 41-48
ЭЛЕКТРОННО-МИКРОСКОПИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАНОКРИСТАЛЛОВ СУЛЬФИДОВ МЕТАЛЛОВ, СФОРМИРОВАННЫХ В ПЛЕНКАХ ЛЕНГМЮРА — БЛОДЖЕТТ
Abstract
С помощью высокоразрешающей электронной микроскопии исследована кристаллическая структура и морфология нанокристаллов CdS, ZnS, CdZnS и PbS, образующихся при сульфидировании и последующем отжиге пленок бегенатов соответствующих металлов, полученных по методу Ленг- мюра — Блоджетт. Установлено, что размер кристаллов не зависит от толщины исходной пленки бегената. Средний латеральный размер находится в диапазоне от 2 до 4 нм при толщинах пленки от 2 до 14 монослоев. Отжиг в различных атмосферах приводит к увеличению среднего размера нанокристаллов, изменению морфологии и окислению при характерных температурах. Из анализа межплоскостных расстояний установлено, что нанокристаллы формируются с гексагональными или кубическими кристаллическими решетками различных типов, характерными для каждого исследуемого материала.
References
1. Zapan R., Ray A.K., Hassan A.K. // Electrical Characterisation of Stearic Acid/Eicosylamine Alternate Layer Langmuir-Blodgett Films Incorporating CdS Nanoparticles // Thin Solid Films. 2007. V. 515. P. 3956–3961.
2. Parhizkar M., Nigvendra Kumar, Nayak P.K., Talwar S.S., Major S.S., Srinivasa R.S., Fréchet-type dendrons-capped gold clusters / Cdx Zn1−xS-arachidic acid composite LB films // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2005. V. 257–258. P. 405–410.
3. Koval'chuk M.V., Klechkovskaya V.V., Feigin L.A. Molekulyarnyi konstruktor Lengmyura — Blodzhett // Priroda. 2003. № 11. C. 11–19.
4. Blinov L.M. Fizicheskie svoistva i primenenie lengmyurovskikh mono- i mul'timolekulyarnykh struktur // Uspekhi khimii. 1983. T. 52. № 8. S. 1263–1300.
5. Blinov L.M. Lengmyurovskie plenki // Uspekhi fizicheskikh nauk. 1988. T. 155. № 3. S.433–480.
6. Madelung O., Rossler U., Schulz M. Numerical Data and Functional Relationships in Science and Technology // New Series. Springer-Verlag. 1999. V. 41B. P. 320.
7. Dona J.M., Herrero J. Chemical bath codeposited CdS-ZnS film characterization // Thin Solid Films. 1995. V. 268. P. 5–14.
8. Fraser D.B., Cook H.D. Sputter deposition of Cd1−xZnx S photoconductive films // J. Vac. Sci. Technol. 1974. V. 11. P. 56–64. 9. Torres J., Gordillo G. Photoconductors based on Znx Cd1−xS thin films // Thin Solid Films. 1992. V. 207. P. 231–240.
9. Ozanyan K.B., Nicholls J.E., May L., Hogg J.H.C., Hagston W.E., Lunn B., Ashenford E. Optically pumped stimulated emission in ZnS-ZnCdS multiple quantum-wells, MBE-grown on GaP // Solid State Commun. 1996. V. 99. P. 407–415.
10. Gruzsecki T., Halmsstrom B. Preparation of thin films of polycrystalline CdSe for solar energy conversion I. A literature survey // Solar Energy Mater. Solar Cells. 1993. V. 31. P. 227–236.
11. Subramaniam N.G., Lee J.C., Kang T.W. Current-controlled resistance modulation in ferroelectric Cd1−xZnx S thin films for nonvolatile memory applications // Appl. Phys. Lett. 2005. V. 87. № 21. P. 212907 (1–3).
12. Rosenthal S.J., Chang J.C., Kovtun O., McBride J.R., Tomlinson I.D. Biocompatible quantum dots for biological applications // Chemistry & Biology. 2011. V. 18. P. 10–24.
13. Ekimov A.I., Onushchenko A.A. Opticheskie svoistva poluprovodnikovykh mikrokristallov // Pis'ma v ZhETF. 1994. T. 40. № 8. S. 337–340.
14. Jialong Zh., Kai D., Yimin Ch. Temperature dependence of photoluminescence in CdS nanocrystals prepared by sol-gel method // Journal of Luminescence. 1996. V. 67. № 66. P. 332–336.
15. Ekimov A.I., Onushchenko A.A. Kvantovyi razmernyi effekt v opticheskikh spektrakh poluprovodnikovykh mikrokristallov // Fizika i tekhnika poluprovodnikov. 1992. T. 1b. № 7. S. 1215–1223.
16. Akimov I.A., Denisyuk I.Yu., Meshkov A.M. Nanokristally poluprovodnikov v polimernoi matritse — novye opticheskie sredy // Optika i spektroskopiya. 1992. T. 72. № 4. S. 1026–1032.
17. Repinskii S.M., Sveshnikova L.L., Khapov Yu.I. Kinetika sul'fidirovaniya mul'timolekulyarnykh sloev begenatov // Zhurnal fizicheskoi khimii. 1998. T. 72. № 5. C. 825–828.
18. Gutakovskii A.K., Sveshnikova L.L., Batsanov S.A., Eryukov N.A. Elektronno-mikroskopicheskie issledovaniya nanokristallov CuS, sformirovannykh v plenkakh Lengmyura — Blodzhett // Avtometriya. 2014. T. 50. № 3. S. 108–114.
19. Lu M.-Y., Song J., Lu M.-P., Lee C.-Y., Chen L.-J., Wang Zh. L. ZnO–ZnS Heterojunction and ZnS Nanowire Arrays for Electricity Generation // ACS Nano. 2009. V. 3. № 2. P. 357–362.
20. Zeng Z., Garoufalis C.S., Terzis A.F., Baskoutas S. Linear and nonlinear optical properties of ZnO/ZnS and ZnS/ZnO core shell quantum dots: Effects of shell thickness, impurity, and dielectric environment // J. Appl. Phys. 2013. V. 114. P. 023510– 023517.
