Synthesis, Luminescent and Structural Properties of the Cd1 – xCuxS and Cd1 – xZnxS Nanocrystals

Abstract

This paper describes the in-situ synthesis in polymer films of the nanocrystals (NCs) of the ternary semiconductors Cd1 – xCuxS and Cd1 – xZnxS as well as the results of investigations of their structure and optical properties. It has been established that, in case of Cd1 – xCuxS in a large range of Cu to Cd ratios, the hexagonal structure is dominating in NCs synthesized, while in case of Cd1 – xZnxS the dominating crystalline structure of NCs corresponds to cubic structure of CdS. However in both cases formation of separate phases of either CdS and CuS or CdS and ZnS has not been revealed, confirming formation of ternary semiconductor compounds. It has been revealed an opposite effect of increasing concentrations of Cu and Zn cations in ternary compounds on intensity of an impurity photoluminescence, for the former this intensity decreases, but for latter it increases. The possible reasons for these phenomena are discussed.

У роботі описується синтез in-situ в полімерних плівках нанокристалів (НК) потрійних напівпро- відників Cd1 – xCuxS і Cd1 - xZnxS, а також результати досліджень їх структури і оптичних властивостей. Встановлено, що у разі Cd1 – xCuxS у широкому діапазоні співвідношень Cu-Cd у синтезованих НК до- мінує гексагональна структура, тоді як у разі Cd1 - xZnxS домінуюча кристалічна структура НК відпові- дає кубічній структурі CdS. Разом з тим, в обох випадках утворення окремих фаз CdS і CuS або CdS і ZnS не було знайдено, що підтверджує утворення потрійних напівпровідникових сполук. Було вияв- лено протилежний вплив збільшення концентрації катіонів Cu і Zn в потрійних сполуках на інтенси- вність домішкової фотолюмінесценції, якщо для перших ця інтенсивність зменшується, то для остан- ніх вона зростає. Обговорюються можливі причини цих явищ.

В работе описывается синтез in-situ в полимерных пленках нанокристаллов (НК) тройных полу- проводников Cd1 – xCuxS и Cd1 - xZnxS, а также результаты исследований их структуры и оптических свойств. Установлено, что в случае Cd1-xCuxS в большом диапазоне отношений Cu-Cd в синтезирован- ных НК доминирует гексагональная структура, тогда как в случае Cd1 - xZnxS доминирующая кри- сталлическая структура НК соответствует кубической структуре CdS. Тем не менее, в обоих случаях образование отдельных фаз CdS и CuS или CdS и ZnS не было найдено, что подтверждает образова- ние тройных полупроводниковых соединений. Было выявлено противоположное влияние увеличения концентрации катионов Cu и Zn в тройных соединениях на интенсивность примесной фотолюминес- ценции, если для первых эта интенсивность уменьшается, то для последних она возрастает. Обсуж- даются возможные причины этих явлений.