Опис документа

Optical and photoluminescent properties of nc-Si/ar-SiOx nanocomposites have been investigated using FTIR spectroscopy and PL lifetime spectroscopy. Powdered silica aerogel was prepared from sodium silicate water solution using sol-gel technique. Nanocomposites were produced by pressing the mixture of the silica aerogel powder with the nanocrystalline silicon powder into pellets. The intensive photoluminescence was observed with two stipulated peaks at short-wave (at around 400 nm with maxima at 475, 556 and 596 nm due to the aerogel photoemission) and long-wave (at around 630 nm with the maxima at 610, 630 and 660 nm caused by the emission processes in nanosilicon) regions. Variation of the component ratio in composite material allows the modulation of the intensity ratio at maximum and get a different color range when using these materials as phosphors. Storage at ambient conditions caused the PL peak intensity increasing by 6 times at 1 month aging and about 20 times at 2 months aging. Such effects are explained in terms of both surface passivation and carrier confinement in silicon nanocrystals. Process of nc-Si oxidation is accompanied by suppressing of non-radiative recombination channels.

Проведено дослідження оптичних та фотолюмінесцентних властивостей нанокомпозитів nc-Si/ar-SiOx з використанням FTIR спектроскопії пропускання та фотолюмінесцентної спектроскопії. Порошкоподібний аерогель кремнезему було виготовлено на основі водного розчину силікату з використанням технології золь-гель синтезу. Нанокомпозити виготовлено шляхом пресування у вигляді піґулок суміші порошків аерогелю кремнезему та нанокристалічного кремнію. Виявлено інтенсивну фотолюмінесценцію зразків у видимій області спектру з двома основними максимумами: короткохвильовим (біля 400 нм з піками при 475, 556 та 596 нм), обумовленим емісією аерогелю, та довгохвильовим (біля 630 нм з піками при 610, 630 та 660 нм), який виникає внаслідок рекомбінаційних переходів у нанокремнії. Показано, що зміна відносного вмісту компонент в композиті дозволяє модулювати інтенсивність в максимумах фотолюмінесценції, отримуючи при цьому різну кольорову гаму при використанні цих композитів в якості люмінофорів. Витримка композитів nc-Si/ar-SiOx в атмосферних умовах призводить до зростання інтенсивності фотолюмінесценції у 6 разів після витримки протягом 1 місяця та у 20 разів після витримки протягом 2 місяців. Процеси окиснення нанокремнію в композитах nc-Si/ar-SiOx супроводжуються пригніченням каналів безвипромінювальної рекомбінації.

Проведено исследование оптических и фотолюминесцентных свойств нанокомпозитов nc-Si/ar-SiOx с использованием FTIR спектроскопии и фотолюминесцентной спектроскопии. Порошкообразный аэрогель кремнезема изготовлен на основе водного раствора силиката с использованием технологии золь-гель синтеза. Нанокомпозиты изготовлены путем прессования в виде таблеток смеси порошков аэрогеля кремнезема и нанокремния. Обнаружена интенсивная фотолюминесценция образцов в видимой области спектра с выраженными максимумами: коротковолновым (около 400 нм с пиками при 475, 556 и 596 нм), обусловленным эмиссией аэрогеля, и длинноволновым (около 630 нм с пиками при 610, 630 и 660 нм), который возникает вследствие рекомбинационных переходов в нанокремнии. Показано, что изменение относительной концентрации компонент в композитном образце позволяет модулировать интенсивность в максимумах фотолюминесценции при использовании исследуемых образцов в качестве люминофоров. Выдержка композитов nc-Si/ar-SiOx при атмосферных условиях приводит к увеличению интенсивности фотолюминесценции в 6 раз после выдержки в течение 1 месяца и в 20 раз после выдержки в атмосферных условиях в течение 2 месяцев. Процессы окисления нанокремния в композитных образцах сопровождаются пассивацией каналов безизлучательной рекомбинации.