ИСТИНА

В настоящее время полупроводниковые наноструктуры привлекают широкий интерес в связи с их возможным применением в фотоэлектронных устройствах, в том числе фотоэлементах и солнечных коллекторах. Необходимым условием при выборе материалов для создания таких устройств является подходящая величина ширины запрещенной зоны. Сульфиды меди являются одними из наиболее перспективных соединений в связи небольшой величиной ширины запрещенной зоны, а также с характерной нестехиометрией по атомам меди, что в свою очередь обеспечивает проводимость p-типа. Варьирование состава и размера наночастиц на их основе позволяет изменять величину ширины запрещенной зоны и концентрацию свободных носителей заряда. Недавние исследования показали, что наличие локального поверхностного плазмонного резонанса характерно не только для наночастиц металлов, но также и для наночастиц допированных полупроводников. Коллоидный синтез позволяет получать частицы с узким распределением по размерам, поэтому получение коллоидных плазмонных наночастиц на основе сульфидов меди является интересной и перспективной научной задачей. Непосредственная цель данной работы заключается в получении коллоидных плазмонных наночастиц на основе сульфида меди (I), стабилизированных олеиновой кислотой, в неполярном растворителе. Синтез нанокристаллов Cu2S был проведен из пересыщенного раствора в высококипящем неполярном растворителе. В качестве прекурсоров использовались олеат меди (II) и n-гексадекантиол, в качестве растворителя – октадецен-1. Температура роста нанокристаллов была выбрана в диапазоне 160-260C. Данный метод позволил получить стабильные золи нанокристаллов в неполярном растворителе – гексане. Характеризация полученных образцов проводилась с помощью метода оптической спектроскопии на спектрофотометре Varian Cary 50, методом просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), методом рентгенофазового анализа (Rigaku D/MAX 2500), тестером (Fluke 77). Полученные образцы были нагреты с серой при температуре 100C с целью увеличения нестехиометрии состава. Данные ПЭМ показали, что полученные наночастицы Cu2S имеют сферическую морфологию и не склонны к агрегации, средний размер составил 3.2нм и 6.6нм. Электронная дифракция подтвердила фазовый состав сульфида меди (I). По данным оптической спектроскопии поглощения можно судить о наличии плазмонного максимума в диапазоне 1370 - 1582 нм. Установлено, что дальнейший отжиг с серой приводит увеличению интенсивности максимума поглощения, соответствующего плазмонному резонансу, а также смещению максимума в коротковолновую область на величину порядка 100 нм, что свидетельствует об увеличении концентрации свободных носителей заряда. Дальнейший отжиг приводит к агломерации частиц. Для проверки проводимости полученных плазмонных наночастиц длинноцепочечный стабилизатор был заменен на короткоцепочечный – пиридин. Слой наночастиц был нанесен на подложку с золотыми электродами и тонким зазором методом накапывания. Полученный слой является проводящим, конечное сопротивление составляет десятки МОм.