Preparation and Luminescent Properties of α-ZnSe Heterolayers with Surface Nanostructure

Abstract

A modified surface on α-ZnSe heterolayers was prepared by chemical treatment in H2SO4:H2O2 etchant. Visual observation with microscope magnification 150× and AFM-topograms made it possible to determine the geometrical surface structure which is composed of nanocrystals – pyramids of various size from 20 to 100 nm. Photoluminescence studies revealed high quantum efficiency η = 15 ÷ 20 % and two radiation spectrum components. In the range of photon energies ħω > Eg (Eg = 2.89 eV at 300 K) the wide band with a maximum at ħωm = 3.24 eV is attributable to quantum size effects. The component at ħωm = 2.72 eV is formed by radiation on pyramids of large size and determined by interband transitions of free charge carriers and the dominant annihilation of bound excitons. The properties are characterized by temporal and temperature stabilities.

Отримано модифіковану поверхню на гетерошарах α-ZnSe хімічною обробкою у травнику H2SO4:H2O2. Візуальне спостереження при збільшенні мікроскопа 150× та АСМ-топограми дозволили встановити геометричну структурованість поверхні, яка складається з нанокристалів – пірамід різних розмірів від 20 до 100 нм. Дослідження фотолюмінесценції виявили високу квантову ефективність η = 15 ÷ 20 % і дві складові у спектрах випромінювання. У діапазоні енергій фотонів ħω > Eg (Eg = 2,89 еВ при 300 К) широка смуга з максимумом на ħωm = 3,24 еВ пояснюється квантово-розмірними ефектами. Складова при ħωm = 2,72 еВ формується випромінюванням на пірамідах великого розміру і визначається міжзонними переходами вільних носіїв заряду та домінуючою анігіляцією зв’язаних екситонів. Властивості характеризуються часовою і температурною стабільностями.

Получено модифицированную поверхность на гетерослоях α-ZnSe химической обработкой в травителе H2SO4:H2O2. Визуальное наблюдение при увеличении микроскопа 150× и АСМ-топограммы позволили установить геометрическую структурированность поверхности, которая состоит из нанокристалликов – пирамид разных размеров от 20 до 100 нм. Исследования фотолюминесценции выявили высокую квантовую эффективность η = 15 ÷ 20 % и две составляющие в спектрах излучения. В диапазоне энергий фотонов ħω > Eg (Eg = 2,89 эВ при 300 К) широкая полоса с максимумом на ħωm = 3,24 эВ объясняется квантово-размерными эффектами. Составляющая при ħωm = 2,72 эВ формируется излучением на пирамидах большого размера и определяется межзонными переходами свободных носителей заряда и доминирующей аннигиляцией связанных экситонов. Свойства характеризуются часовой и температурной стабильностями.