Ukrainian Journal of Physical Optics 
Home page
 
 

Other articles 

in this issue
Effect of size-selective photoetching on the absorption and photoluminescence spectra of CdSe nanoparticles
1Davydenko M.O., 1Dmitruk I.M., 1Pundyk I.P., 1Berezovska N.I., 1Romanyuk V.R.

1Kyiv National Taras Shevchenko University, 2 Academician Glushkov Ave., Building 1, 03680 Kyiv, Ukraine
2Institute for Physics of Semiconductors, National Academy of Sciences of Ukraine, 45 Nauky Ave., 03028 Kyiv, Ukraine

download full version

Peculiarities of the absorption and photoluminescence (PL) spectra of colloidal solution of CdSe nanoparticles have been studied in the process of size-selective photoetching. The values of homogeneous broadening and lifetime of resonantly excited exciton states in nanoparticles of definite sizes have been estimated. A model explaining the nature of Stokes shift has been suggested, which takes into account inhomogeneity of energy distribution of the electron-hole pair in the volume of nanoparticle. The Stokes shift values have been determined for different samples. Different changes in the PL spectra observed during the process of photoetching could be caused by the influence of different initial defect structures of the samples.

Keywords: CdSe nanoparticles, size-selective photoetching, Stokes shift

PACS: 81.16.Be, 73.22.-f, 78.67.Bf
UDC: 535.343, 535.37
Ukr. J. Phys. Opt. 11 147-155 
doi: 10.3116/16091833/11/3/147/2010
Received: 24.06.2010

Анотація. В роботі вивчались спектри поглинання і фотолюмінесценції колоїдного розчину наночастинок CdSe у процесі розмірно селективного фототравлення. Процес фототравлення використовувався для вивчення фізичних властивостей частинок. Оцінене значення однорідного розширення і часу життя резонансно збуджених екситонних станів наночастинок певного розміру. Запропонована модель, яка пояснює природу стоксівського зсуву і яка приймає до уваги неоднорідність енергетичного розподілу електронно-діркових пар в об’ємі наночастинки. Величина стоксівського зсуву визначена для різних зразків. Різна зміна в спектрах фотолюмінесценції, яка спостерігалась під час процесу фототравлення може бути спричиненою  впливом різних початкових дефектних структур зразків.
REFERENCES
  1. Murray C B, Norris D J and Bawendi M G, 1993. Synthesis and characterization of nearly monodisperse CdE (E = S, Se, Te) semiconductor nanocrystals. J. Amer. Chem. Soc. 115: 8706–8715. doi:10.1021/ja00072a025
  2. Ptatschek V, Schmidt T, Lerch M, Muller G, Spanhel L, Emmerling A, Fricke J, Foitzik A H and Langer E, 1998. Quantized aggregation phenomena in II-VI semiconductor colloids. (Ber. Bunsenges.) Phys. Chem. 102: 85–95. 
  3. Talapin D V, Rogach A L, Mekis I, Haubold S, Kornowski A, Haase M and Weller H, 2002. Synthesis and surface modification of amino-stabilized CdSe, CdTe and InP nanocrystals. Colloids and Surfaces A. 202: 145–154. doi:10.1016/S0927-7757(01)01078-0 
  4. Yan Y, Li Y, Qian X, Yin J and Zhu Z, 2003. Preparation and characterization of CdSe nanocrystals via Na2SO3-assisted photochemical route. Mater. Sci. Eng. B. 103: 202–206. doi:10.1016/S0921-5107(03)00155-7
  5. Henglein A, 1982. Photo-degradation and fluorescence of colloidal-cadmium sulfide in aqueos solution. Ber. Bunsenges. Phys. Chem. 86: 301–305. 
  6. Fojtik A, Weller H, Koch U and Henglein A, 1984. Photo-chemistry of colloidal metal sulfides. 8. Photo-physics of extremely small CdS particles: Q-state CdS and magic agglomeration numbers. Ber. Bunsenges. Phys. Chem. 88: 969–977. 
  7. Dijken A van, Vanmaekelbergh D and Meijerink A, 1997. Size selective photoetch-ing of nanocrystalline CdS particles. Chem. Phys. Lett. 269: 494–499. doi:10.1016/S0009-2614(97)00298-4
  8. Dijken A van, Janssen A H, Smitsmans M H P, Vanmaekelbergh D and Meijerink A, 1998. Size-selective photoetching of nanocrystalline semiconductor particles. Chem. Mater. 10: 3513–3522. doi:10.1021/cm980715p
  9. Uematsu T, Kitajima H, Kohma T, Torimoto T, Tachibana Y and Kuwabata S, 2009. Tuning of the fluorescence wavelength of CdTe quantum dots with 2 nm resolution by size-selective photoetching. Nanotechnology. 20: 215302 (9 p). doi: 10.1088/0957-4484/20/21/215302
  10. Dmitruk I., Barnakov Yu. and Kasuya A. Laser photoetching in nanoparticles prepa-ration and study of their physical properties. In: Low-Dimensional Systems: Theory, Preparation, and Some Applications. Kluwer Academic Publishers (2003): 121–131. 
  11. Efros Al L, Rosen M, Kuno M, Nirmal M, Norris D J and Bawendi M, 1996. Band-edge exciton in quantum dots of semiconductors with a degenerate valence band: Dark and bright exciton states. Phys. Rev. B. 54: 4843–4856. doi:10.1103/PhysRevB.54.4843
  12. Kasuya A, Sivamohan R, Barnakov Yu, Dmitruk I, Nirasawa T, Milczarek G, Ma-mykin S, Romanyuk V, Tohji K, Jeyadevan V, Shinoda K, Kudo T, Terasaki O, Liu Zh, Ohsuna T, Belosludov R, Kumar V, Sundararajan V and Kawazoe Y, 2004. Ul-tra-stable nanoparticles of CdSe revealed from mass spectrometry. Nature Materials. 3: 99–102. doi:10.1038/nmat1056 PMid:14743211
  13. Bacherikov Yu Yu, Davydenko M O, Dmytruk A M, Dmitruk I M, Lytvyn P M, Pro-kopenko I V and Romanyuk V R, 2006. CdSe nanoparticles grown with different chelates. Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics. 9: 75–79. 
  14. Gaponenko S V, Woggon U, Uhrig A, Langbein W and Klingshirn C, 1994. Narrow-band spectral hole burning in quantum dots. J. Lumin. 60&61: 302–307. doi:10.1016/0022-2313(94)90151-1 
  15. Pundyk I P, Dmitruk I M, Kasuya A, Davydenko M O and Romanyuk V R (to be published). 
(c) Ukrainian Journal of Physical Optics