Advanced spectroscopic characterization of quantum dot ensembles

Abstract

Title: Advanced spectroscopic characterization of quantum dot ensembles Author: Michael Greben Department: Department of Chemical Physics and Optics Supervisor of the doctoral thesis: Prof. Jan Valenta, Ph.D. Abstract: Semiconductor quantum dots (QDs) are small crystallites whose sizes (of the order of nm) cause spatial confinement of carriers in all 3 dimensions. As result, QDs often reveal very different physical properties in comparison with their bulk counterparts. From the optical point of view, the broadening of bandgap with QD-size shrinking is particularly interesting. It is a purely quantum mechanical effect that results from quantum confinement (QC), i.e. dimensional limitations of excitons. A strong spatial confinement leads to a relaxation of momentum (Heisenberg uncertainty principle), consequently, larger overlap of the wave-functions of carriers results in significant increase of probability of radiative recombination. Therefore ensembles of QDs are promising candidates for new generations of photonic and photovoltaic devices. This PhD thesis is primary focused on detailed spectroscopic characterization of ensembles of direct (PbS) and indirect (Si) semiconductor QDs in both colloidal (toluene) and matrix-embedded (oxide or oxinitrides multilayers) forms. The oleic- acid capped PbS QDs were...

Název práce: Pokročilá spektroskopická charakterizace souborů kvantových teček Autor: Michael Greben Školící pracoviště: Katedra chemické fyziky a optiky Školitel: Prof. RNDr. Jan Valenta, Ph.D. Abstrakt: Polovodičové kvantové tečky (KT) jsou několik nanometrů velké krystality, v nichž je pohyb vybuzených elektronů a děr omezen ve všech třech rozměrech, což vede ke kvantování jejich energie - tzv. kvantový rozměrový jev (KRJ). V důsledku toho, KT často jeví velmi odlišné fyzikální vlastnosti ve srovnání s jejich objemovými protějšky. Z optického hlediska je zvláště zajímavé rozšířování zakázaného pásu s klesající velikostí KT. Velká lokalizace částice v prostoru také vede k "rozmazání" hybnosti (Heisenbergův princip neurčitosti) a způsobí větší překrytí vlnových funkcí nosičů, a tedy významné zvýšení pravděpodobnosti zářivé rekombinace (v případě polovodičů s nepřímým zakázaným pásem). To dělá z povodičových KT slibné kandidáty pro nové generace fotonických a fotovoltaických součástek. Tato disertační práce je primárně zaměřena na podrobnou spektroskopickou charakterizaci souborů přímých (PbS) a nepřímých (Si) polovodičových KT, a to jak v koloidní formě (toluen), tak zabudované v matrici (vícevrstvé oxidy a oxinitridy). PbS KT pasivované kyselinou olejovou byly získány od komerčních dodavatelů, Si KT...