Growth of group II-VI quantum dots (CdTeSe) in glass studied through optical absorption and Raman spectroscopies

Abstract

Matrislere yerleştirilen kuantum noktalarının örnek kompozisyonu ve fiziği, bilgi teknolojisi, elektronik, manyetik, mekanik ve biyolojik sistemlerle gittikçe daha çok içiçe hale gelen nanodevrelerin özelliklerinde ve yapılarında temel önem taşımaktadır.Cam içine yerleştirilen kuantum noktaları, kısıtlı bir ortam içinde olduklarından ötürü çok uzun bir raf ömrüne sahiptirler. Sıvılardaki nanoparçacıklar, kolayca taşınabildikleri ve böylece daha büyük kolloidler oluşturdukları ve yakındaki nanoparcaçıklar ile birleşebileceği serbest bir ortam içerisindedir. Bu onların kullanım ömrü üzerinde bir sınır oluşturur. Camda optik soğurma ve Raman spektroskopileri ile incelenen grup II-VI kuantum noktalarının büyümesi üzerine bir araştırma yapılacaktır.İncelenen kuantum noktaları, Cd-Te-S olup Te/S oranlarında çeşitli kompozisyonlara sahiptir: CdTexS1-x. (0<x<1) Bu bileşimler ve oransal safsızlıklar Raman spektroskopi teknikleri kullanılarak belirlenecektir. Örnek kompozisyonunun ısıl işlemle modifikasyonu, parçacık göçünün fiziksel araştırması ve kompozisyonun uyarlanması için incelenecektir.Daha küçük bir yalıtkanlık sabiti ve daha büyük bir enerji boşluğuna sahip matrisler içine gömülmüş nanoparçaçıklar eksiton bağlanma enerjisinin normal düşük boyutlu sistemden çok daha fazla artmasına neden olur. Bu, ise gelişmiş optik etkilere neden olur. Geliştirilmiş optik etkiler bu çalışmada incelenecektir.Çinko içeren borasilikat cam içinde CdTe1-x Se nanokristallerinin büyütülmesi çalışmalarında, çinkonun ısıl büyüme sırasında nanokristal yapının içine işlemesi için literatürde bugüne kadar yapılan çalışmalar gözönüne alındığında ihmal edildiği görülmektedir. Bu tez çalışmasında Raman spektroskopisi ve optik geçirgenlik spektroskopisi ile nanokristal yapı içindeki çinko miktarı belirlenmiş olup, elektronik yasak enerji kuşak aralığının ve Raman kiplerinin nanokristalin bileşimine bağlı olarak nasıl değiştiği, Raman kiplerindeki kırmızıya ve maviye kaymaların fonon kuşatması ve gerilmeyle nasıl ilişkili olduğu tartışılmıştır.

The sample composition and physics of quantum dots embeded in matrices is of fundamental importance in the properties and tailoring of nanodevices that are increasingly being integrated into information technology, electronic, magnetic, mechanical and biological systems.Quantum dots embeded in glass have a very long shelf life because they are inside a constrained medium. Nanoparticles in liquids are inside a free medium in which they can easily migrate and so join up with nearby nanoparticles to form larger colloids; this causes a limit on their shelf- life. A study of the growth of group II-VI quantum dots in glass studied through optical absorption and Raman spectroscopies will be carried out.The embeded quantum dots under investigation are Cd-Te-S, which have a variety of compositions of Te/S ratios as: CdTexS1-x where 0<x<1. These compositions and percent impurities will be determined using Raman spectroscopy techniques. The modification of the sample composition with heat treatment will be investigated in order to examine the physics of particle migration and to tailor the composition.Nanoparticles embedded in matrices with a smaller dielectric constant and a larger energy gap cause the exciton binding energy to increase much more than in normal low dimensional system. This causes enhanced optical effects that will be studied in this work.In the study of the growth of CdTe1-xSe nanocrystals in zinc-containing boraxilicate glass, it has been observed that the penetration of zinc into the nanocrystalline structure, during thermal growth has been neglected in the literature, considering the work done so far.In this thesis study, the amount of zinc in the nanocrystal structure was determined by Raman spectroscopy and optical permeability spectroscopy. It was discussed how the electronic forbidden energy bandgap and Raman symmetry change due to nanocrystalline information, how the red and blue shifts in Raman type are related to phonon encircling and stretching.