Kurzfassung
In dieser Arbeit werden Phononen in nasschemisch synthetisierten sphärischen Nanokristallen und Tetrapods aus II-VI-Verbindungshalbleitern mittels verschiedener optischer Messverfahren untersucht. Ziel ist es erstens, Photolumineszenz-Prozesse in einzelnen Core/Shell- und Core/Shell/Shell-Nanokristallen und zweitens, Raman-Streuprozesse in CdTe-Nanopartikeln zu detektieren. Den Kern der Untersuchungen bilden optische und akustische Phononen, die sich auf Grund der hohen Stabilität der hier gezeigten einzelnen CdSe-Nanokristalle in den Photolumineszenz-Spektren nachweisen lassen. Einzelne Phononen können confined akustischen Moden zugeordnet werden. Die für die Nanokristalle typischen Effekte Blinking und spektrale Diffusion werden anhand von konsekutiv aufgenommenen Photolumineszenz-Spektren diskutiert. Die intensitätsstärkste Linie in den Spektren der einzelnen Nanokristalle bildet die Dark-State-Zero-Phonon-Line. Eine Nebenlinie kann auf Rekombinationen aus einem Bright-State zurückgeführt werden. Im Rahmen des Modells nach Lamb werden drei sphärische akustische Moden bestimmt. Sowohl das LA-Phonon als auch das LO-Phonon des CdSe-Cores lassen sich nachweisen. Zusätzlich können LO-Phononen der CdS- und der ZnS-Shell identifiziert werden. Durch Polymerfilme wird eine definierte Umgebung für die CdSe-Nanokristalle auf dem Si-Substrat geschaffen. Es werden Photolumineszenz-Messungen an einzelnen Nanokristallen gezeigt, die jeweils bis zu ca. 4:5 Stunden (reine Beleuchtungszeit: ca. 2 Stunden) durchgeführt werden konnten. Die verhältnismäßig intensitätsschwachen Phonon-Signale der einzelnen Nanokristalle werden über aufsummierte Einzelspektren ausgewertet. Den Untersuchungen an einzelnen Nanokristallen gehen Photolumineszenz-Messungen an InAs-Quantenpunkten, die in Heterostrukturen eingebettet sind, voran. In den Spektren konnten Signaturen einzelner InAs-Quantenpunkte nachgewiesen werden. Die Raman-Spektren der CdTe-Tetrapods und der sphärischen CdTe-Nanokristalle zeigen ebenfalls optische Phononen. Diese Proben wurden im Ensemble gemessen. Neben dem CdTe-LO-Phonon und seiner ersten Oberschwingung werden bei beiden Probenarten SO-Phononen nachgewiesen. Ferner kann eine Anregung in den Tetrapods durch einen Vergleich mit Rechnungen zu Nanowires als TOx-Phonon interpretiert werden. Die Analyse der Spektren von CdTe-Tetrapods und von sphärischen CdTe-Nanokristallen geben Aufschluss über elektronische Übergänge in den Nanopartikeln. Demzufolge wird geschlussfolgert, dass sich Raman-Spektren zur Differenzierung von Tetrapods mit gut ausgebildeter geometrischer Struktur und Tetrapods
mit im Verhältnis zum Kern kurzen Armen eignen.
Kurzfassung
Summary
Phonons in wet-chemical synthesised spherical nanocrystals and tetrapods of II-VI compound semiconductors are investigated. Using different optical measuring methods, it is firstly aimed at detecting photoluminescence processes in single core/shell and core/shell/shell nanocrystals. Secondly, Raman scattering processes in CdTe nanoparticles are documented. The main focus of the investigations is optical and acoustical phonons. The phonons are detected in the photoluminescence spectra due to the high stability of the single CdSe nanocrystals. Single phonons are related to confined acoustical modes. Furthermore, nanocrystal-typical effects as blinking and spectral diffusion are discussed by means of consecutively recorded photoluminescence spectra. The Dark-State-Zero-Phonon-Line is the line of highest intensity in the spectra of single nanocrystals. A sideline can be accounted for by recombination from the Bright-State. Based on a model by Lamb, three spherical acoustical modes are identified. Both the LA phonon and the LO phonon of the CdSe cores are observed. Moreover, the LO phonons of the CdSe and the ZnS shell are identified. Polymer films offer a defined environment for CdSe nanocrystals on Si substrate. Spectra from measurements on single nanocrystals of approximately 4.5 hours period (exposure time approximately 2 hours) are presented. Phonon signals of single nanocrystals with a comparatively weak intensity are analyzed by summarized spectra. Ahead, investigations of InAs quantum dots, embedded in heterostructures, are presented. In these spectra, signatures of single InAs quantum dots are detected. Likewise, in the Raman spectra of CdTe tetrapods and of the spherical CdTe nanocrystals optical phonons appear. These spectra are taken in ensembles. The findings reveal not only the CdTe phonon and its first harmonic, but also SO phonons. Comparing the results to nanowirecalculations, one excitation is interpreted as TOx phonon. A further analysis of the CdTe tetrapod and spherical CdTe nanocrystal spectra gives information about electronically transitions in nanoparticles. It is concluded that Raman spectra qualify for differentiating between tetrapods with a well-constructed structure and those with short arms in proportion to the core.