Збуджена лазером екситонна люмiнесценцiя нанокристалiчних порошкiв TiO2
Titanium dioxide (TiO2) nanocrystalline powders were prepared by the thermal hydrolysis method in the form of pure anatase or rutile and were investigated by X-ray diffraction, X-ray fluorescence, FT-Raman spectroscopy, optical absorption, and photoluminescence (PL) methods. PL spectra were studied...
Збережено в:
| Дата: | 2018 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English |
| Опубліковано: |
Publishing house "Academperiodika"
2018
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2018437 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Ukrainian Journal of Physics |
Репозитарії
Ukrainian Journal of Physics| id |
ujp2-article-2018437 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| spelling |
ujp2-article-20184372019-03-29T08:55:23Z Laser-Excited Excitonic Luminescence of Nanocrystalline TiO2 Powder Збуджена лазером екситонна люмiнесценцiя нанокристалiчних порошкiв TiO2 Kernazhitsky, L. Shymanovska, V. Gavrilko, T. Naumov, V. Fedorenko, L. Kshnyakin, V. Baran, J. titanium dioxide anatase rutile UV-vis spectroscopy photoluminescence Titanium dioxide (TiO2) nanocrystalline powders were prepared by the thermal hydrolysis method in the form of pure anatase or rutile and were investigated by X-ray diffraction, X-ray fluorescence, FT-Raman spectroscopy, optical absorption, and photoluminescence (PL) methods. PL spectra were studied under the intense UV laser excitation at 337.1 nm (3.68 eV) at room temperature. Some interesting features in the PL spectra including the well-resolved peaks of excitonic and band-band transitions in TiO2 were observed for the first time. It is shown that PL bands with peaks at 2.71–2.81 eV and its phonon replicas in anatase and rutile TiO2 arise from the excitonic e− − ℎ+ recombination via oxygen vacancies. The excitonic peak at 2.91 eV is attributed to the recombination of self-trapped excitons in anatase or free excitons in rutile TiO2. The PL peaks within 3.0–3.3 eV in anatase TiO2 are ascribed to indirect allowed transitions due to the band-band e− − ℎ+ recombination. The peaks at 3.03 and 3.26 eV are attributed to the free exciton emission near the fundamental band edge of rutile and anatase TiO2, respectively. Оптичне поглинання i фотолюмiнесценцiя дiоксиду титану TiO2 вивчалися при кiмнатнiй температурi. Нанокристалiчнi порошки TiO2 були синтезованi зi структурою чистого анатазу або рутилу. Зразки було дослiджено методами рентгенiвської дифракцiї, рентгенiвської флуоресценцiї, спектроскопiї комбiнацiйного розсiювання свiтла, оптичного поглинання i фотолюмiнесценцiї (ФЛ). Спектри ФЛ дослiджувалися при iнтенсивному УФ (3,68 еВ) збудженнi N2 лазером. Деякi цiкавi особливостi в спектрах ФЛ, в тому числi пiки екситонних i мiжзонних переходiв в TiO2 з високим спектральним роздiленням, спостерiгалися, за нашими даними, вперше. Показано, що смуги ФЛ, в тому числi пiки при 2,71–2,81 еВ, i їх фононнi повторення в спектрах анатазу i рутилу TiO2 виникають внаслiдок екситонної e− − ℎ+ рекомбiнацiї поблизу кисневих вакансiй. Екситонний пiк при 2,91 еВ вiднесено до рекомбiнацiї автолокалiзованих екситонiв в анатазi або вiльних екситонiв в рутилi TiO2. Пiки ФЛ у межах 3,0–3,3 еВ в анатазi TiO2 приписано до непрямих дозволених переходiв внаслiдок зона-зона e−−ℎ+ рекомбiнацiї. Пiки при 3,03 еВ i 3,26 еВ вiднесено до емiсiї вiльних екситонiв поблизу фундаментального краю поглинання рутилу i анатазу TiO2 вiдповiдно. Обговорено вплив кристалiчної структури TiO2 на спектри ФЛ. Publishing house "Academperiodika" 2018-10-19 Article Article Peer-reviewed Рецензована стаття application/pdf https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2018437 10.15407/ujpe59.03.0246 Ukrainian Journal of Physics; Vol. 59 No. 3 (2014); 246 Український фізичний журнал; Том 59 № 3 (2014); 246 2071-0194 2071-0186 10.15407/ujpe59.03 en https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2018437/442 Copyright (c) 2018 Bogolyubov Institute for Theoretical Physics, National Academy of Sciences of Ukraine |
| institution |
Ukrainian Journal of Physics |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| topic |
titanium dioxide anatase rutile UV-vis spectroscopy photoluminescence |
| spellingShingle |
titanium dioxide anatase rutile UV-vis spectroscopy photoluminescence Kernazhitsky, L. Shymanovska, V. Gavrilko, T. Naumov, V. Fedorenko, L. Kshnyakin, V. Baran, J. Збуджена лазером екситонна люмiнесценцiя нанокристалiчних порошкiв TiO2 |
| topic_facet |
titanium dioxide anatase rutile UV-vis spectroscopy photoluminescence |
| format |
Article |
| author |
Kernazhitsky, L. Shymanovska, V. Gavrilko, T. Naumov, V. Fedorenko, L. Kshnyakin, V. Baran, J. |
| author_facet |
Kernazhitsky, L. Shymanovska, V. Gavrilko, T. Naumov, V. Fedorenko, L. Kshnyakin, V. Baran, J. |
| author_sort |
Kernazhitsky, L. |
| title |
Збуджена лазером екситонна люмiнесценцiя нанокристалiчних порошкiв TiO2 |
| title_short |
Збуджена лазером екситонна люмiнесценцiя нанокристалiчних порошкiв TiO2 |
| title_full |
Збуджена лазером екситонна люмiнесценцiя нанокристалiчних порошкiв TiO2 |
| title_fullStr |
Збуджена лазером екситонна люмiнесценцiя нанокристалiчних порошкiв TiO2 |
| title_full_unstemmed |
Збуджена лазером екситонна люмiнесценцiя нанокристалiчних порошкiв TiO2 |
| title_sort |
збуджена лазером екситонна люмiнесценцiя нанокристалiчних порошкiв tio2 |
| title_alt |
Laser-Excited Excitonic Luminescence of Nanocrystalline TiO2 Powder |
| description |
Titanium dioxide (TiO2) nanocrystalline powders were prepared by the thermal hydrolysis method in the form of pure anatase or rutile and were investigated by X-ray diffraction, X-ray fluorescence, FT-Raman spectroscopy, optical absorption, and photoluminescence (PL) methods. PL spectra were studied under the intense UV laser excitation at 337.1 nm (3.68 eV) at room temperature. Some interesting features in the PL spectra including the well-resolved peaks of excitonic and band-band transitions in TiO2 were observed for the first time. It is shown that PL bands with peaks at 2.71–2.81 eV and its phonon replicas in anatase and rutile TiO2 arise from the excitonic e− − ℎ+ recombination via oxygen vacancies. The excitonic peak at 2.91 eV is attributed to the recombination of self-trapped excitons in anatase or free excitons in rutile TiO2. The PL peaks within 3.0–3.3 eV in anatase TiO2 are ascribed to indirect allowed transitions due to the band-band e− − ℎ+ recombination. The peaks at 3.03 and 3.26 eV are attributed to the free exciton emission near the fundamental band edge of rutile and anatase TiO2, respectively. |
| publisher |
Publishing house "Academperiodika" |
| publishDate |
2018 |
| url |
https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2018437 |
| work_keys_str_mv |
AT kernazhitskyl laserexcitedexcitonicluminescenceofnanocrystallinetio2powder AT shymanovskav laserexcitedexcitonicluminescenceofnanocrystallinetio2powder AT gavrilkot laserexcitedexcitonicluminescenceofnanocrystallinetio2powder AT naumovv laserexcitedexcitonicluminescenceofnanocrystallinetio2powder AT fedorenkol laserexcitedexcitonicluminescenceofnanocrystallinetio2powder AT kshnyakinv laserexcitedexcitonicluminescenceofnanocrystallinetio2powder AT baranj laserexcitedexcitonicluminescenceofnanocrystallinetio2powder AT kernazhitskyl zbudženalazeromeksitonnalûminescenciânanokristaličnihporoškivtio2 AT shymanovskav zbudženalazeromeksitonnalûminescenciânanokristaličnihporoškivtio2 AT gavrilkot zbudženalazeromeksitonnalûminescenciânanokristaličnihporoškivtio2 AT naumovv zbudženalazeromeksitonnalûminescenciânanokristaličnihporoškivtio2 AT fedorenkol zbudženalazeromeksitonnalûminescenciânanokristaličnihporoškivtio2 AT kshnyakinv zbudženalazeromeksitonnalûminescenciânanokristaličnihporoškivtio2 AT baranj zbudženalazeromeksitonnalûminescenciânanokristaličnihporoškivtio2 |
| first_indexed |
2023-03-24T08:55:46Z |
| last_indexed |
2023-03-24T08:55:46Z |
| _version_ |
1795757621177745408 |