ZnS量子ドットの構造・光学・発光特性に及ぼすAgとMnイオンの影響

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Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectrosc.2020 Jul;241:118666. S1386-1425(20)30645-4. doi: 10.1016/j.saa.2020.118666.Epub 2020-07-02.

ZnS量子ドットの構造・光学・発光特性に及ぼすAgとMnイオンの影響

Influence of Ag and Mn ions on structural, optical and photoluminescence features of ZnS quantum dots.

P Sakthivel
K Kavi Rasu
G K D Prasanna Venkatesan
Amelec Viloria

PMID: 32650246 DOI: 10.1016/j.saa.2020.118666.

抄録

本研究では、Ag, MnデュアルドープZnS量子ドット(QDs)の構造,形態,元素,光学及びフォトルミネッセンス挙動について研究を行った。X線回折(XRD)と透過電子顕微鏡(TEM)の研究により、立方晶構造と結晶サイズ(~2nm)が確認された。走査型電子顕微鏡(SEM)写真は、調製した試料の表面及び形態的構造を描写している。エネルギー分散型X線（EDX）とフーリエ変換赤外分光（FTIR）は、予想される化学量論比ごとにサンプル中のZn、Ag、Mnと、Sの存在を確認しました。紫外-可視スペクトルは、光吸収の赤シフトを示し、バンドギャップは、Agイオンの組み込みのために狭くなります。この場合、サイズ効果が量子封じ込め効果を克服している。フォトルミネッセンス(PL)研究により、弱い紫外発光と強い赤色発光が観測され、硫黄の空孔に基づいて議論された。この赤色発光は、ホストイオンとドーパントイオン間のd電子遷移の観点から取り扱われた。

The current study deals with the structural, morphological, elemental, optical and photoluminescence behaviors of Ag, Mn dual doped ZnS quantum dots (QDs). The X-ray diffraction (XRD) and Transmission Electron Microscope (TEM) studies confirmed the cubic structure and size of the crystallites (~2 nm). The Scanning Electron Microscope (SEM) photographs portrayed the surface and morphological structure of prepared samples. Energy dispersive X-ray (EDX) and Fourier Transform Infrared Spectra (FTIR) ensured the presence of Zn, Ag, Mn and, S in the samples as per the anticipated stoichiometry ratio. The UV-visible spectra showed a red shift in optical absorption and band gap gets narrowed due to the incorporation of Ag ions. The size effect has overcome the quantum confinement effect in this case. Through photoluminescence (PL) studies, a weak UV emission and strong red wavelength emissions were received and discussed on the basis of sulfur vacancies. This red emission was dealt in terms of d-electrons transition between host and dopant ions.