Стаціонарна спектроскопія та субнаносекундний резонансний перенос енергії екситонного збудження водних розчинів та плівок нанокристалів ZnSe
Densely packed solid films of semiconductor nanocrystals (NCs) demonstrate specific optoelectronic properties owing to the strong quantum interaction between the NCs and the hybridization of exciton orbitals. This fact opens ways for creating new artificial light-harvesting complexes and photovoltai...
Saved in:
| Date: | 2022 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | English Ukrainian |
| Published: |
Publishing house "Academperiodika"
2022
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2022499 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Ukrainian Journal of Physics |
Institution
Ukrainian Journal of Physics| id |
ujp2-article-2022499 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| spelling |
ujp2-article-20224992022-11-26T13:33:58Z Steady-State Spectroscopy and Sub-Nanosecond Resonance Transfer of Exciton Excitation Energy in the Aqueous Solutions and Films of ZnSe Nanocrystals Стаціонарна спектроскопія та субнаносекундний резонансний перенос енергії екситонного збудження водних розчинів та плівок нанокристалів ZnSe Bondar, N.V. Brodyn, M.S. Piryatinski, Yu.P. Matveevskaya, N.A. exciton excitation energy exciton ZnSe nanocrystal енергiя екситонного збудження екситон ZnSe нанокристал Densely packed solid films of semiconductor nanocrystals (NCs) demonstrate specific optoelectronic properties owing to the strong quantum interaction between the NCs and the hybridization of exciton orbitals. This fact opens ways for creating new artificial light-harvesting complexes and photovoltaic structures with the spatial separation of electrons and holes. This work was aimed at the study of colloidal solutions and solid films of thioglycerol-stabilized ZnSe NCs by measuring their steady-state and time-resolved optical spectra. Relaxation and recombination of excitons via the surface and defect states of electrons and holes were found to prevail in NC solutions, whereas the quantum (internal) channel exciton relaxation dominates in NC films, which, according to the results of time-resolved measurements of photoluminescence spectra, is associated with the rapid (sub-nanosecond) transfer of exciton excitation energy in the films from smaller NCs to larger ones. Furthermore, intragap exciton states of two types were revealed in small ZnSe NCs after the oxidation and hydroxylation of their surface, as well as their unusual “dependence” on the NC size. Твердi щiльно-упакованi плiвки напiвпровiдникових нанокристалiв (НК) проявляють специфiчнi оптоелектроннi властивостi, зумовленi сильною квантовою взаємодiєю I гiбридизацiєю орбiталей екситонiв мiж НК. Це вiдкриває шляхи до створення нових штучних свiтлозбираючих комплексiв та фотовольтаїчних структур з просторовим роздiленням електронiв та дiрок. Метою даної роботи було дослiдження колоїдних розчинiв та твердих плiвок НК ZnSe, стабiлiзованих тiоглiцеролом, за допомогою стацiонарних та часороздiльних вимiрiв оптичних спектрiв. Ми виявили, що в розчинах НК переважає релаксацiя та рекомбiнацiя екситонiв через поверхневi та дефектнi стани електронiв та дiрок, в той час як в плiвках домiнуючим каналом релаксацiї екситонiв переважно є квантовий (внутрiшнiй). Причина домiнування останнього зумовлена швидким (субнаносекундним) переносом енергiї екситонного збудження в плiвках вiд менших НК до бiльших, що було встановлено через вимiри спектрiв фотолюмiнесценцiї з роздiленням у часi. Окрiм цього, ми виявили два типи внутрiшньощiлинних станiв екситонiв у малих НК ZnSe, утворених окисленням та гiдроксилюванням їхньої поверхнi, i незвичайну “залежнiсть” цих станiв вiд розмiру НК. Publishing house "Academperiodika" 2022-11-26 Article Article Original Research Article (peer-reviewed) Оригінальна дослідницька стаття (з незалежним рецензуванням) application/pdf application/pdf https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2022499 10.15407/ujpe67.7.544 Ukrainian Journal of Physics; Vol. 67 No. 7 (2022); 544 Український фізичний журнал; Том 67 № 7 (2022); 544 2071-0194 2071-0186 10.15407/ujpe67.7 en uk https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2022499/2880 https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2022499/2881 Copyright (c) 2022 Bogolyubov Institute for Theoretical Physics, National Academy of Sciences of Ukraine |
| institution |
Ukrainian Journal of Physics |
| collection |
OJS |
| language |
English Ukrainian |
| topic |
exciton excitation energy exciton ZnSe nanocrystal енергiя екситонного збудження екситон ZnSe нанокристал |
| spellingShingle |
exciton excitation energy exciton ZnSe nanocrystal енергiя екситонного збудження екситон ZnSe нанокристал Bondar, N.V. Brodyn, M.S. Piryatinski, Yu.P. Matveevskaya, N.A. Стаціонарна спектроскопія та субнаносекундний резонансний перенос енергії екситонного збудження водних розчинів та плівок нанокристалів ZnSe |
| topic_facet |
exciton excitation energy exciton ZnSe nanocrystal енергiя екситонного збудження екситон ZnSe нанокристал |
| format |
Article |
| author |
Bondar, N.V. Brodyn, M.S. Piryatinski, Yu.P. Matveevskaya, N.A. |
| author_facet |
Bondar, N.V. Brodyn, M.S. Piryatinski, Yu.P. Matveevskaya, N.A. |
| author_sort |
Bondar, N.V. |
| title |
Стаціонарна спектроскопія та субнаносекундний резонансний перенос енергії екситонного збудження водних розчинів та плівок нанокристалів ZnSe |
| title_short |
Стаціонарна спектроскопія та субнаносекундний резонансний перенос енергії екситонного збудження водних розчинів та плівок нанокристалів ZnSe |
| title_full |
Стаціонарна спектроскопія та субнаносекундний резонансний перенос енергії екситонного збудження водних розчинів та плівок нанокристалів ZnSe |
| title_fullStr |
Стаціонарна спектроскопія та субнаносекундний резонансний перенос енергії екситонного збудження водних розчинів та плівок нанокристалів ZnSe |
| title_full_unstemmed |
Стаціонарна спектроскопія та субнаносекундний резонансний перенос енергії екситонного збудження водних розчинів та плівок нанокристалів ZnSe |
| title_sort |
стаціонарна спектроскопія та субнаносекундний резонансний перенос енергії екситонного збудження водних розчинів та плівок нанокристалів znse |
| title_alt |
Steady-State Spectroscopy and Sub-Nanosecond Resonance Transfer of Exciton Excitation Energy in the Aqueous Solutions and Films of ZnSe Nanocrystals |
| description |
Densely packed solid films of semiconductor nanocrystals (NCs) demonstrate specific optoelectronic properties owing to the strong quantum interaction between the NCs and the hybridization of exciton orbitals. This fact opens ways for creating new artificial light-harvesting complexes and photovoltaic structures with the spatial separation of electrons and holes. This work was aimed at the study of colloidal solutions and solid films of thioglycerol-stabilized ZnSe NCs by measuring their steady-state and time-resolved optical spectra. Relaxation and recombination of excitons via the surface and defect states of electrons and holes were found to prevail in NC solutions, whereas the quantum (internal) channel exciton relaxation dominates in NC films, which, according to the results of time-resolved measurements of photoluminescence spectra, is associated with the rapid (sub-nanosecond) transfer of exciton excitation energy in the films from smaller NCs to larger ones. Furthermore, intragap exciton states of two types were revealed in small ZnSe NCs after the oxidation and hydroxylation of their surface, as well as their unusual “dependence” on the NC size. |
| publisher |
Publishing house "Academperiodika" |
| publishDate |
2022 |
| url |
https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2022499 |
| work_keys_str_mv |
AT bondarnv steadystatespectroscopyandsubnanosecondresonancetransferofexcitonexcitationenergyintheaqueoussolutionsandfilmsofznsenanocrystals AT brodynms steadystatespectroscopyandsubnanosecondresonancetransferofexcitonexcitationenergyintheaqueoussolutionsandfilmsofznsenanocrystals AT piryatinskiyup steadystatespectroscopyandsubnanosecondresonancetransferofexcitonexcitationenergyintheaqueoussolutionsandfilmsofznsenanocrystals AT matveevskayana steadystatespectroscopyandsubnanosecondresonancetransferofexcitonexcitationenergyintheaqueoussolutionsandfilmsofznsenanocrystals AT bondarnv stacíonarnaspektroskopíâtasubnanosekundnijrezonansnijperenosenergííeksitonnogozbudžennâvodnihrozčinívtaplívoknanokristalívznse AT brodynms stacíonarnaspektroskopíâtasubnanosekundnijrezonansnijperenosenergííeksitonnogozbudžennâvodnihrozčinívtaplívoknanokristalívznse AT piryatinskiyup stacíonarnaspektroskopíâtasubnanosekundnijrezonansnijperenosenergííeksitonnogozbudžennâvodnihrozčinívtaplívoknanokristalívznse AT matveevskayana stacíonarnaspektroskopíâtasubnanosekundnijrezonansnijperenosenergííeksitonnogozbudžennâvodnihrozčinívtaplívoknanokristalívznse |
| first_indexed |
2023-03-24T09:00:52Z |
| last_indexed |
2023-03-24T09:00:52Z |
| _version_ |
1795757764301029376 |