Получение и исследование стабильно люминесцирующих наночастиц кремния

• Автор: Владимиров, Алексей Геннадьевич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 118 с. : ил.

Оглавление
Оглавление

Список использованных сокращений

Введение

Г лава 1. Обзор литературы

1.1 Кремниевые наноструктуры и их люминесцентные свойства

1.2 Методы получения люминесцирующих наночастиц кремния

1.2.1 Методы получения наночастиц «сверху вниз»

1.2.2 Методы получения наночастиц «снизу вверх»

1.3 Композитные и многофункциональные наночастицы на основе кремния

1.4 Выводы к Главе

Глава 2. Методика эксперимента
2.1 Реакция пиролиза моносилана
2.2 Экспериментальная установка
2.3 Влияние параметров пиролиза и состава газовой смеси на размер и структуру получаемых наночастиц
2.3.1 Влияние мощности лазерного излучения на размеры и кристаллическую стрктуру наночастиц
2.3.2 Влияние нагрева газовой смеси на размеры наночастиц
2.3.3 Получение композитных Si-N, Si-C и Si-B наночастиц
2.4 Выводы к Г лаве
Глава 3. Методы исследования полученных наночастиц
3.1 Просвечивающая электронная микроскопия
3.2 Динамическое рассеяние света
3.3 Фурье ИК-спектроскопия
3.4 Спектроскопия люминесценции
3.5 Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия
3.6 Комбинационное рассеяние света

3.7 Подготовка образцов
3.8 Выводы к Главе
Глава 4. Модификация поверхности наночастиц кремния и ее влияние на их люминесцентные свойства
4.1 Люминесценция наночастиц кремния
4.2 Естественное окисление наночастиц кремния на воздухе
4.3 Травление наночастиц кремния в парах кислот HF+HNO3
4.4 Травление наночастиц кремния в растворах
4.4.1 Травление наночастиц кремния в растворе СН3ОН + HF + НИОз75
4.4.2 Травление наночастиц кремния в растворе СН3ОН + HF + FeCb
4.4.3 Люминесценция композитных Si-N наночастиц после травления в растворе СН3ОН + HF + HN03
4.4.4 Квантовый выход люминесценции наночастиц, обработанных раствором СН3ОН + MF + FeCl3
4.5 Стабильность люминесценции наночастиц кремния
4.6 Магнитный момент наночастиц кремния после травления в растворе
СН3ОН + HF + FeCl3
4.7 Выводы к Главе
Заключение
Благодарности
Список использованной литературы

Список использованных сокращений
nSi - наночастицы кремния.
ДРС - динамическое рассеяние света.
ИК - инфракрасный.
КРС - комбинационное рассеяние света,
o.e. - относительные единицы.
ПЗС - прибор с зарядовой связью.
ПЭМ - просвечивающая электронная микроскопия. РФС - рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия. УФ - ультрафиолетовый.
реакции служит только для более эффективного возбуждения молекул моносилана.
Таблица 2.1. Сводная информация по применению дополнительных газов при пиролизе
Состав наночастицы Дополнительный газ Возбуждаемая мода Частота колебания моды, см"1
БьЫ Шз Уг 931
ві-С СН4 МА 1306
Бі-В ВСІз уз 950
Бі С2Н4 У7 949
2.2 Экспериментальная установка
Для получения наночастиц кремния, а также композитных наночастиц на основе кремния, в диссертации применялся широко известный метод лазерно-стимулированного пиролиза моносилана. Этот метод хорош тем, что, варьируя параметры синтеза, такие как скорости потоков газов, мощность излучения ССЬ-лазера и давление в камере, можно контролировать размеры, кристалличность и состояние поверхности получаемых наночастиц, кроме того в реакции получаются наночастицы с узкой дисперсией по размерам.
На основе данного метода была сконструирована и создана установка для получения наночастиц кремния при пиролизе моносилана (рис. 2.6). Отличительными особенностями установки стали возможности введения в реакцию до трех дополнительных газов, обработки полученных наночастиц пассивирующими газами во время реакции и после нее, а также возможность предварительного нагрева рабочего газа. Схема установки приведена на рис. 2.7.