Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2023
Идентификатор DOI: 10.17223/00213411/66/2/77
Ключевые слова: Silicon clusters, atomic structure, electronic structure, forbidden gap, optical properties, quantum confinment effects, кремниевые кластеры, атомная структура, электронная структура, запрещенная щель, оптические свойства, квантовый конфайнмент
Аннотация: В первой части обзора рассмотрены способы синтеза, структура и фотолюминесцентные свойства нанокристаллитов кремния, погруженных в матрицу оксида кремния, в частности, пористый кремний и нанокремний, полученный методами химического осаждения из газовой фазы (Chemical vapor deposition, CVD), ионной имплантации, напыления, и реакционного испарения. Показано, что основными факторами, влияющими на величину запрещенной щели нанокристаллитов кремния, являются эффекты квантового ограничения и различного рода дефекты, включая поверхностные, как самих нанокристаллов кремния, так и SiO2-матрицы. Для пористого кремния было доказано, что эффекты размерного ограничения являются причиной эффективной люминесценции из-за проявления фононов в резонансно-возбужденной области фотолюминесценции. Особое внимание уделено исследованиям природы запрещенной щели и показано, что она является непрямой как для пористого кремния, так и для различного типа кремниевых квантовых точек. Для всех нанообъектов наблюдаются четко выраженные эффекты размерного ограничения, при этом зависимость величины запрещенной щели от эффективных размеров для различных образцов разная. Показано, что роль поверхности нанокристаллов кремния и Si/SiO2 интерфейсов в формировании электронной структуры является определяющей. The first part of the review is devoted to the method of synthesis, structure and photoluminescent properties of silicon nanoclusters embedded in silica matrix, namely porous silicon, CVD silicon, ion implantation, sputtering, and reaction evaporation. It was shown that the main factors affecting the band gap of silicon nanocrystals are the effects of quantum confinement and various kinds of defects, including surface defects, both of the silicon nanocrystals themselves and SiO2 matrix. For porous silicon, it was proven that quantum confinement effects are the main cause of effective luminescence due to the appearance of phonons in the resonance excited region of photoluminescence. Particular attention was paid to the study of the nature of the forbidden gap, and it was shown that it is indirect both for porous silicon and for various types of silicon quantum dots. For all nanoparticles, clearly pronounced effects of quantum confinement are observed, while the dependence of the forbidden gap on the effective sizes is different for different samples. It was shown that the role of the surface of silicon nanocrystals and Si/SiO2 interfaces in the formation of the electronic structure is decisive.
Журнал: Известия вузов. Физика
Выпуск журнала: Т.66, №2
Номера страниц: 77-83
ISSN журнала: 00213411
Место издания: Томск
Издатель: Национальный исследовательский Томский государственный университет