Гетероструктуры на основе органических полупроводников и

М.В. АРТЕМЬЕВ1, С.В. ДАЙНЕКО, К.В. ЗАХАРЧЕНКО,
В.А. ОЛЕЙНИКОВ2, М.Г. ТЕДОРАДЗЕ3, А.А. ЧИСТЯКОВ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
1Институт физико-химических проблем БГУ, Минск, Беларусь
2Институт биоорганической химии РАН, Москва
3Институт физической химии и электрохимии РАН, Москва
ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ НА ОСНОВЕ ОРГАНИЧЕСКИХ
ПОЛУПРОВОДНИКОВ И ПЛЕНОК НАНОЧАСТИЦ
CdSe И CdSe/ZnS
Получены и исследованы пленки с высокой концентрацией наночастиц CdSe и
CdSe/ZnS на поверхности различных органических полупроводников, а также
гетероструктуры на основе органических полупроводников и пленок наночастиц.
Проведены исследования оптических свойств полученных пленок, показана перспективность применения гетероструктур на основе пленок с высокой концентрацией наночастиц CdSe для наблюдения эффективных фотовольтаических явлений.
В последнее время много внимания уделяется исследованию наноразмерных полупроводниковых структур, в частности, наночастиц
CdSe/ZnS. Интерес к наночастицам обусловлен в первую очередь сильным влиянием их размера на оптические свойства [1]. Много внимания
уделяется исследованию конденсатов наночастиц. Это связано с возможностью получения лазерной генерации [2], а также создания новых светоизлучающих структур [3] и фотовольтаических элементов на основе пленок наночастиц CdSe и CdSe/ZnS [4]. Согласно оценкам, наиболее перспективными для создания новых материалов оптоэлектроники являются
пленки с высокими, близкими к предельным концентрациями наночастиц
[5].
В данной работе рассматриваются фотофизические свойства пленок с
высокими концентрациями наночастиц CdSe и CdSe/ZnS, близкими к предельным, на поверхности различных органических полупроводников. Обсуждаются электрофизические свойства гетероструктур на базе полученных пленок наночастиц и органических полупроводников.
Наночастицы CdSe и CdSe/ZnS были получены путем синтеза из металлоорганических соединений [1]. Средний размер наночастиц составил
(4.4±0.4) нм. Были исследованы пленки наночастиц с концентрациями,
близкими к предельным. Для получения пленок была использована методика осаждения наночастиц из сильно неравновесных растворов. Подбор концентрации наночастиц, температуры и скорости испарения растворителя
позволил получать пленки с высокой однородностью, низким рассеянием и
высокой лучевой стойкостью. Были получены пленки наночастиц толщиной от нескольких монослоев до 200 нм на различных органических полупроводниках. Пленки органических полупроводников формировались методом spin-coating на стеклянных подложках с напыленной пленкой ITO.
Было показано, что величина квантового выхода в пленках наночастиц
CdSe на порядок ниже, чем в пленках наночастиц CdSe/ZnS. Это справедливо
как для пленок на стекле, так и на органических полупроводниках. Данный
результат свидетельствует о том, что время жизни возбужденных состояний в
пленках наночастиц без оболочки в несколько раз ниже, чем в пленках наночастиц с оболочкой. Аналогичный вывод сделан из сравнения зависимостей
интенсивности люминесценции от плотности мощности возбуждающего излучения для пленок наночастиц CdSe и CdSe/ZnS.
Были проведены исследования вольт-амперных характеристик гетероструктур на основе органических полупроводников и пленок наночастиц
CdSe и Cdse/ZnS. Обнаружено, что включение пленки наночастиц в гетероструктуру из органических полупроводников полиимидов приводит к резкому, на два-четыре порядка, повышению проводимости. При этом, несмотря
на низкое время жизни, для гетероструктур с пленками наночастиц CdSe проводимость оказывается на два порядка выше, чем для структур с наночастицами CdSe/ZnS, что, по всей видимости, связано с отсутствием оболочки.
Таким образом, использование пленок с высокой концентрацией наночастиц
CdSe перспективно для повышения эффективности фотовольтаических явлений в гетероструктурах на основе органических полупроводников.
Список литературы
1. A. Sukhanova, J. Devy, L. Venteo et al. Biocompatible fluorescent nanocrystals for immunolabeling of membrane proteins and cells.//Anal. Biochem., Vol. 324, No 1, pp. 60 - 67 (2004).
2. V.I. Klimov Nanocrystal Quantum Dots: From fundamental photophysics to multicolor
lasing. //Los Alamos Science.V. 28 (2003).
3. J. Zhao, J.A. Bardecker, A.M. Munro et al. Efficient CdSe/CdS Quantum Dot LightEmitting Diodes Using a Thermally Polymerized Hole Transport Layer. // Nanoletters. V. 6. № 3.
Р. 463–467 (2006).
4. B. Sun, E. Marx, N.C. Greenham. Photovoltaic Devices Using Blends of Branched CdSe
Nanoparticles and Conjugated Polymers. //Nano Lett. V. 3. № 7. Р. 961–963 (2003).
5. Seung Y. Myong, Recent Progress in Inorganic Solar Cells Using Quantum Structures. //
Recent Patents on Nanotechnology. V. 1. Р. 67-73 (2007).