Оптические и структурные свойства Sn и Ag

Том 12 научных докладов, номер статьи: 12893 (2022) Цитировать эту статью

1466 Доступов

2 цитаты

6 Альтметрика

Подробности о метриках

В этой работе нанокомпозиты PbS/ПВС, легированные Sn и Ag, в трех различных концентрациях были успешно получены с использованием недорогого и простого метода химического осаждения в ванне (CBD). Рентгенограммы подтвердили образование кубической фазы PbS во всех нанокомпозитах. Изображения FE-SEM показали, что НЧ PbS имеют кубическую форму, и легирование может изменить форму зерен. ДРС-анализ, примененный к НЧ в растворе, показал распределение по размерам НЧ PbS 175 нм и уменьшилось при легировании Ag и Sn почти до 100 нм и 110 нм соответственно. Спектры оптического поглощения показали явления синего цвета, а ширина запрещенной зоны нанокомпозитов Sn:PbS/ПВС и Ag:PbS/ПВС увеличилась при добавлении Sn и Ag с 3,08 эВ для чистого ПВС/PbS до 3,33 эВ для легированного Sn и 3,43 эВ для Ag- легированные образцы. Нелинейный показатель преломления снижается с 0,55 м2 Вт-1 для чистых ПВС/PbS до 0,11 м2 Вт-1 и 0,13 м2 Вт-1 для образцов, легированных Sn и Ag, соответственно. Следовательно, легирование Ag и Sn улучшило проблему оптической чувствительности нанокомпозитов и повысило оптическое сопротивление. В совокупности наши результаты могут быть полезны при разработке линейных и нелинейных оптических устройств, таких как датчики, оптические переключатели и ограничители.

Полупроводниковые наночастицы (НЧ) с настраиваемой запрещенной зоной, структурой, электрическими, линейными и нелинейными оптическими свойствами являются многообещающими платформами для различных приложений, включая сбор энергии, биологию, медицину, камеры, датчики, дисплеи, связь и информационные технологии, а также освещение. Недавний прогресс в области полупроводниковых НЧ с оптической восприимчивостью третьего порядка и сверхбыстрым откликом был вызван растущей тенденцией к постоянно растущему рынку устройств с управляемой светом фазой, оптическим переключением и устройствами ограничения оптической мощности1,2.

Несмотря на различные преимущества неорганических НЧ (ИНП), такие как присущие им оптические, магнитные и электрические характеристики, синтез с хорошо контролируемым и однородным размером, зарядом, составом и формой должен обладать многофункциональностью и, наконец, легко функционализироваться с помощью органических или биологические молекулы, существуют основные проблемы, связанные с их стабильностью, биосовместимостью, технологичностью и долгосрочной цитотоксичностью3,4,5,6. Чтобы изменить отличительные особенности наноматериалов и создать уникальную архитектуру, ИНП и органические полимеры объединяются, и создается система материалов с интегрированными характеристиками. Соответственно, полимеры сыграли жизненно важную роль в создании подходящей платформы синергетически с INP, в которой производимые системы сочетают в себе дополняющие возможности обеих сторон, демонстрируя расширенные функции, которые трудно получить из их отдельных составных частей. Кроме того, интеграция оптических, электрических и магнитных возможностей неорганических наноструктур с полимерами приводит к разработке гибридных и мультимодальных материальных систем. Поливиниловый спирт (ПВС) используется в качестве полимерной матрицы из-за его механической прочности, водорастворимости и пленкообразующей способности7,8,9,10.

Халькогениды свинца (PbX, X = S, Se, Te) являются идеальными материалами для фотоэлектрических и термоэлектрических устройств благодаря их масштабируемому синтезу, регулируемой по размеру запрещенной зоне, технологии осаждения из раствора и генерации множественных экситонов11,12. Обладая наименьшей прямой запрещенной зоной (0,41 эВ) и наибольшим боровским радиусом экситона (18 нм), сульфид свинца (PbS), который является материалом полупроводниковой группы IV-VI, на протяжении многих лет привлекал большое внимание из-за своих свойств. перспективные применения при разработке оптических устройств, таких как солнечные элементы, датчики, оптические переключатели и инфракрасные фотодетекторы13. Он также чувствителен к размеру зерна и обладает отличительными физическими и механическими свойствами, включая гибкую структуру, твердость и прочность14,15,16,17. Однако токсичность свинца является серьезным недостатком.