ИСТИНА

Проект направлен на экспериментальное и теоретическое исследование электролюминесценции в наноразмерных объектах – квантовых точках. Наиболее эффективным инструментом для исследования электрических и оптических характеристик квантового объекта, а также динамики его поведения являются сканирующие зондовые микроскопы. В ходе выполнения проекта предполагается разработать эксперимнтальную установку на базе сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) и фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) для регистрации очень слабого (до 50 фотонов/сек.) оптического отклика квантового объекта на возбуждение туннельным током СТМ. При этом стандартные для СТМ методики (измерение топографии, вольт-амперных характеристик и т.д.) также могут измеряться. После создания и тестирования такой установки будет проведен поиск наиболее подходящего для исследования конкретного объекта с максимальной квантовой эффективностью электролюминесценции. В ходе поиска будет также отработана техника нанесения и закрепления квантовых точек на проводящие подложки для изучения в СТМ. Конечной целью первого года проекта будет реализация экспериментального лабораторного образца высокоэффективного наноразмерного светоизлучающего диода. Будет исследована динамика излучения фотонов в такой системе с временным разрешением > 0.1 секунды, что позволит выяснить механизмы электролюминесценции в исследуемых нанообъектах. Теоретическая часть проекта предполагает разработку теории флуктуирующей флуоресценции в квантовом объекте, непрерывно возбуждаемом постоянным слабым электрическим током.

За отчетный период проведены следующие работы: 1. Разработана установка для регистрации слабого оптического излучения в видимом и инфракрасном диапазонах, возникающего в туннельном зазоре сканирующего туннельного микроскопа (СТМ); Разработано программное обеспечение для этой установки. 2. Спроектирована и изготовлена установка для измерения динамики вынужденной фотолюминесценции одиночных квантовых объектов; Разработано программное обеспечение для этой установки. 3. Разработана методика закрепления квантовых точек CdSe и CdS на поверхности высокоориентированного пиролитического графита (ВОПГ) и определены оптимальные режимы работы СТМ для исследования таких образцов. 4. Проведены всесторонние исследования оптических и электрических характеристик одиночного квантового объекта, возбуждаемого туннельным током СТМ. Продемонстрирован наноразмерный светоизлучающий диод на основе квантовой точки CdSe в сканирующем туннельном микроскопе. Исследованы влияния размера, химического состава, формы квантового объекта на электрические и оптические характеристики наноразмерного светоизлучающего диода. 5. Предложена модель для понимания механизма возбуждения квантовой точки туннельным током: установлена простая связь между экспоненциальными процессами, характеризующими динамику наночастицы c мерцающей флуоресценцией и пуассоновскими функциями, входящими в функцию распределения фотонов. 6. Разработана теория, позволяющая по флуктуациям спонтанной флуоресценции одиночных наночастиц исследовать их квантовую динамику. 7. Теория флуктуаций флуоресценции для одиночных наночастиц развита для систем, содержащих несколько наночастиц. 8. Показано, что экспериментально померянное распределение интенсивности флуоресценции одиночного квантового объекта хорошо согласуется с рассчетным, что говорит о трехуровневой схеме возбуждения фотонов в наночастице. Запланированные на период выполнения проекта работы выполнены полностью.