Современная электроника №5/2024

СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ 57 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 5 / 2024 смесь микрокристаллитов и пиридина обрабатывали гексаном , что вызывало флокуляцию . Многократное повторение этого процесса и последующее центри - фугирование позволяли получать микро - кристаллы CdSe с необходимыми пара - метрами покрытия . Квантовый выход CdSe, как правило , не превышает 5%. Запрещённая зона CdSe составляет 1,71 эВ . Для повышения квантового выхода и фотостабильности флуоресцирующие ядра CdSe покрыва - ли слоем различных полупроводников со схожими структурой и составом , но с более широкой запрещённой зоной , таким как , например , ZnS (3,64 эВ ). При замене лигандов гидрофобные молеку - лы , покрывающие КТ в органических средах , замещаются на гидрофильные с использованием тиольных групп , имею - щих наибольшее сродство к поверхности ядра . Таким образом , носители заряда в ядре за счёт внешней оболочки отделя - ются от поверхностных ненасыщенных связей , которые ослабляют оптические характеристики . Нанесение оболочки ZnS на ядра CdSe было реализовано методом нагревания диэтилцинка (Diethyl Zinc) и гексаме - тилдисилатиана (Hexamethyldisilathiane) в смеси TOP–TOPO до температуры 140– 230° С . Подробно этот процесс описан в статье Мунги Бавенди и других соавторов [11]. В работе была предложена модифи - цированная методика , в которой на пер - вом этапе в реактор помещали одновре - менно как ядра CdSe, так и прекурсоры цинка и серы [12]. Квантовые точки CdSe с покрыти - ем ZnS показали увеличение квантово - го выхода люминесценции до 50% при комнатной температуре . Таким образом , в результате экспери - ментов Мунги Бавенди были получе - ны квантовые точки селенида кадмия с регулярной структурой , необходимой формой ядра , покрытые защитной обо - лочкой и с чётко определёнными раз - мерами [13]. Типичная структура полупроводнико - вой квантовой точки с защитной оболоч - кой показана на рис . 3. На рис . 4 показаны стилизованные оптические абсорбционные спектры , полученные при комнатной температуре для нанокристаллов CdSe, диспергиро - ванных в гексане с размерами от 1,2 до 11,5 нм ( отрезок самой верхней кривой ). Следует подчеркнуть , что приведён - ная стилизованная кривая подчёркива - ет само наличие пиков . Для того чтобы получить точные значения длин волн этих пиков , необходимо обратиться к оригинальной статье . Приведённые результаты измерений включают спектры , начиная от кван - товых точек с размерами , близкими к молекулярным , содержащих менее 100 атомов , и заканчивая спектрами кристаллических структур , содержащих более 30 000 атомов . В целом вся исследованная серия про - демонстрировала ярко выраженный квантово - размерный эффект , проявля - ющийся в сдвиге основных пиков в уль - трафиолетовую область спектра по мере уменьшения размеров частиц . Запрещённая зона CdSe соответствует квантовому ограничению , позволяюще - му синтезировать нанокристаллы CdSe с фотолюминесценцией , охватывающей большую часть видимого спектра . В спектре мелких частиц чётко выра - жены два пика , соответствующие разре - шённым переходам как , например , для КТ с диаметром 1,2 нм в районе 360 нм и 410 нм . С ростом размера частиц этот эффект сглаживается , поскольку запре - щённые зоны становятся у́же . Суммируя результаты работ , которые стали основанием для присуждения Мунги Бавенди Нобелевской премии , можно сказать , что огромным преиму - ществом предложенной им технологии была адаптируемость и воспроизводи - мость методики . Модернизированный метод синтеза квантовых точек , разра - ботанный Мунги Бавенди , в наши дни получил устоявшееся название « высо - котемпературный металлоорганиче - ский синтез с использованием горяче - го впрыска » (organometallic chemical hot injection»). Крайне важным было то , что этот метод могли воспроизводить и использовать все желающие разработ - чики , экспериментировавшие с син - тезом полупроводниковых микрокри - сталлов для самых разных приложений . Таким образом , результат работы груп - пы Мунги Бавенди стал краеугольным камнем для крупномасштабных при - менений полупроводниковых кванто - вых точек не только в науке , но также в массовом производстве , например , в телевизорах с экранами на квантовых точках . Работы Мунги Бавенди защище - ны многочисленными патентами [15]. В настоящее время он продолжает свои исследования наноматериалов . Наряду с преподавательской деятельностью в MIT Бавенди занимается как чисто тео - ретическими вопросами , связанными с природой и моделированием КТ [16, 17, 18], так и задачами прикладного харак - тера [19]. Квантовые точки вокруг нас Человечество интуитивно использова - ло нанотехнологии на протяжении мно - гих веков , основываясь на результатах случайных опытов . Так , например , оказалось , что секрет - ный древнеримский рецепт « омолажи - вания », окрашивающий седые волосы , основан на образовании внутри волося - ных фолликул наночастиц сульфидов свинца размером примерно 5 нм [20]. Следует отметить , что и в настоящее вре - мя сульфиды добавляют в вино для пре - кращения брожения . Рис . 3. Типичная структура полупроводниковой квантовой точки с защитной оболочкой [14] Рис . 4. Оптические абсорбционные спектры , полученные при комнатной температуре для нанокристаллов CdSe, диспергированных в гексане , с размерами от 1,2 до 8,3 нм