Ефект Оже за участю домішок у квантових точках протікає набагато більш виражено

Нові експерименти вчених з University of Washington (США) розглядають ніколи раніше не изучавшуюся роль домішок в фотолюмінесценції плівок з електрично-активних квантових точок. Вимірювання показують ніколи раніше не спостерігався, але при цьому несподівано сильний ефект.

Схематичне зображення виявленого явища.
Вчені виявили, що «примесный процес», в якому до складу квантових точок включена домішка Mn2+, набагато більш ефективний, ніж аналогічний процес з «чистими» квантовими точками. Відкрите явище дозволяє підвищити ефективність самих різних процесів, зокрема, що відбуваються в польових транзисторах і сонячних клітинках.

Процес Оже починається з вивільнення електрона, розташованого на внутрішній орбіті атома, в результаті якого формується так звана вакансія. Існує багато способів створення такої вакансії, але найбільш частий – бомбардування зразка потоком електронів. Утворена вакансія практично відразу заповнюється електроном з зовнішньої оболонки, одночасно випускаючи квант енергії; ефект Оже описує ситуацію, в якій ця «зайва» енергія не випромінюється у вигляді гамма-кванта, а передається третій електрону, в результаті цього процесу залишає атом.

Група вчених із США досліджувала схожі процеси, в яких атом із збудженого стану переходив у звичайне із передачею «зайвої» енергії електрону стосовно до квантових точках. Варто відзначити, що квантових точках істотну роль починають грати квазічастинки екситони – спарені електрони і дірки. Ранні вивчення ефекту Оже у квантових точках покладалися на экситон-екситонні взаємодії або взаємодії екситонів з вільними електронами. Тепер же в рамках експерименту використовувалися збуджені атоми Mn2+, взаємодіють з електроном. Докладно результати роботи наведені в журналі ACS Nano.

У рамках експериментів вчені виявили, що ефект Оже за участю домішок у квантових точках протікає набагато більш виражено. Різниця виникає через те, що збуджений стан Mn2+ здатне існувати в мільйони разів довше, ніж збуджений стан атома всередині квантової точки без домішки. Це дає електрону набагато більше часу на те, щоб дифундувати всередині плівки з нанокристалів (містять домішки) в пошуках порушеної нанокристалла.

На думку американських вчених, ефект Оже – це зворотний процес для так званого збудження в результаті зіткнення, яке є базисом для багатьох електролюмінесцентних пристроїв. Зазвичай подібні пристрої працюють на гранично можливих густинах струму (щоб бути максимально яскравими), але, на думку наукової групи, їх потужність обмежена ефектом Оже. Тому своїми дослідженнями наукова група намагалася проникнути в суть впливу даного ефекту на електролюмінесцентні пристрою. Проведені експерименти також можуть мати фундаментальне значення для інтерпретації результатів різних фотолюмінесцентних і електролюмінесцентних експериментів, проведених раніше для напівпровідникових нанокристалів, що містять домішки.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *