Образование кластеров и перколяционного порога в двухфазной системе со случайным распределением квантовых точек ZnSe

Abstract

При исследовании двухфазной системы, представляющей собой боросиликатное стекло с квантовыми точками ZnSe, обнаружена особенность, связанная с образованием в ней фазового перколяционного перехода носителей. При концентрациях квантовых точек, близких к порогу, выявлены изменения интенсивности полосы излучения, обусловленные микроскопическими флуктуациями плотности квантовых точек-явление, напоминающее критическую опалесценцию, когда возникают аналогичные флуктуации плотности чистого вещества возле точки фазового перехода. Вычислено среднее расстояние между квантовыми точками с учетом доли объема, который они занимают на пороге. Предполагается, что диэлектрическое рассогласование материалов матрицы и ZnSe играет существенную роль в процессе делокализации носителей (экситонов), приводя к появлению "диэлектрической ловушки" на поверхности раздела и образованию там поверхностных состояний экситонов. При критической концентрации квантовых точек пространственное прекрытие состояний приводит к туннелированию носителей и появлению перколяционного перехода в такой системе.

При дослідженні двофазної системи, яка являє собою боросилікатне скло з квантовими точками ZnSe, виявлена особливість, пов'язана з утворенням в ній фазового перколяційного переходу носіїв. При концентраціях квантових точок, близьких до порогу, виявлено зміни інтенсивності смуги випром інювання, що обумовлено мікроскопічними флуктуаціями щільності квантових точок — явище, яке нагадує критичну опалесценцію, коли виникають аналогічні флуктуації щільності чистої речовини біля точки фазового переходу. Вирахована середня відстань між квантовими точками з врахуванням частини об'єму, який вони займають на порозі. Передбачається, що діелектрична непогодженність материалів матриці і ZnSe відіграє суттєву роль в процесі делокалізації носіїв (екситонів), що призводить до появи «діелектричної пастки» на поверхні розділу і утворенню там поверхневих станів екситонів. При критичній концентрації квантових точок просторове перекриття станів призводить до тунелювання носіїв і появи перколяційного переходу в такій системі.

The research of diphase systems, which are borosilicate glasses with ZnSe quantum dots, has uncovered a peculiarity responsible for by the formation of phase percolation threshold of carriers. For a quantum dot concentration close to the threshold, one can observe variations in emission band intensity due to microscope fluctuations in quantum dot density — the effect resembling the critical opalescence and occurring with similar fluctuations of pure material density in vicinity of the transition point. The average distance between the quantum dots is calculated with due account of the volume fraction occupied by these dots at the threshold. It is suggested that the dielectric mismatch of the matrix material and ZnSe is important in delocalization of carriers (excitons), resulting in the appearance of a «dielectric trap» at the phase boundary and the formation of surface states. For the critical concentration of quantum dots, the space overlapping causes the carriers to tunnel and the percolation threshold to appear in the system.