Екситонне випромiнювання гiбридної наносистеми “сферична напiвпровiдникова квантова точка + сферична металева наночастинка”
The hybrid nanosystem composed of a spherical metal nanoparticle (NP) and a spherical semiconductor quantum dot (QD) of a direct-band semiconductor with a cubic lattice structure and a fourfold degenerate valence band Γ8 has been studied. The excitonic emission of the system is considered as a sum o...
Збережено в:
| Дата: | 2019 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English Ukrainian |
| Опубліковано: |
Publishing house "Academperiodika"
2019
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019213 |
| 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-2019213 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| spelling |
ujp2-article-20192132019-04-14T18:29:28Z Excitonic Emission of Hybrid Nanosystem “Spherical Semiconductor Quantum Dot + Spherical Metal Nanoparticle” Екситонне випромiнювання гiбридної наносистеми “сферична напiвпровiдникова квантова точка + сферична металева наночастинка” Kryuchenko, Yu. V. Korbutyak, D. V. квантовi точки металевi наночастинки гiбридрнi наносистеми електромагнiтнi поля квантовий вихiд випромiнювання quantum dot metal nanoparticle hybrid nanosystem electromagnetic field emission quantum yield - The hybrid nanosystem composed of a spherical metal nanoparticle (NP) and a spherical semiconductor quantum dot (QD) of a direct-band semiconductor with a cubic lattice structure and a fourfold degenerate valence band Γ8 has been studied. The excitonic emission of the system is considered as a sum of contributions from point dipoles located at the QD lattice sites. The description of the QD + NP nanosystem, nonspherical as a whole, is based on using three spherical coordinate systems and finding the relations between the coefficients of multipole expansions of electromagnetic (EM) fields in those systems. The origins of two of them are fixed at the centers of NP and QD, and their polar axes are directed along the line connecting the centers. The orientation of the third coordinate system with the origin in the QD is determined by the orientation of the QD crystal lattice. It is shown that, unlike the electric scalar potential, which is induced by the exciton state in the QD and looks like a point-dipole potential, the EM field of the QD excitonic emission cannot be represented as that of a point dipole emission, because it contains only dipole, quadrupole, and octupole components. The multiple scattering, between the NP and the QD, of the EM field emitted by the QD is taken into account. The dependences of the excitonic emission efficiency on the separation distance between the QD and the NP surfaces are calculated in a particular case of the CdTe QD and a silver or gold NP for various QD and NP sizes and temperatures. Дослiджено випадок сферичної квантової точки (КТ) прямозонного напiвпровiдника кубiчної модифiкацiї з чотирикратно виродженою валентною зоною Γ8 в околi сферичної металевої наночастинки (НЧ). Екситонне випромiнювання КТ розглянуто як таке, що формується сумою внескiв випромiнюючих точкових (вузельних) диполiв всерединi КТ. Опис несферичної в цiлому наноситеми базується на використаннi трьох сферичних систем координат i встановленнi зв’язку мiж коефiцiєнтами мультипольного розкладу електромагнiтних (ЕМ) полiв у цих системах координат. Полярнi осi першої i другої систем з центрами в НЧ i КТ направленi вздовж лiнiї, що з’єднує цi центри. Орiєнтацiя третьої системи координат з центром в КТ визначається орiєнтацiєю кристалiчної ґратки в КТ. Показано, що на вiдмiну вiд скалярного потенцiалу електричного поля, який iндукується екситонним станом в КТ i має вигляд потенцiалу точкового диполя, ЕМ поле екситонного випромiнювання КТ не може бути представлене у виглядi ЕМ поля випромiнювання точкового диполя, оскiльки мiстить лише дипольнi, квадрупольнi i октупольнi компоненти. Враховано багатократне розсiювання мiж НЧ i КТ електромагнiтного поля, що випромiнює КТ. Розрахованi залежностi квантового виходу екситонного випромiнювання вiд вiдстанi мiж поверхнями КТ i НЧ при рiзних розмiрах КТ i НЧ i температурах 4,2 i 300 K у випадку КТ CdTe i срiбних або золотих НЧ. Publishing house "Academperiodika" 2019-01-17 Article Article Peer-reviewed Рецензована стаття application/pdf application/pdf https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019213 10.15407/ujpe60.07.0634 Ukrainian Journal of Physics; Vol. 60 No. 7 (2015); 633 Український фізичний журнал; Том 60 № 7 (2015); 633 2071-0194 2071-0186 10.15407/ujpe60.07 en uk https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019213/1187 https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019213/1188 Copyright (c) 2019 Bogolyubov Institute for Theoretical Physics, National Academy of Sciences of Ukraine |
| institution |
Ukrainian Journal of Physics |
| collection |
OJS |
| language |
English Ukrainian |
| topic |
квантовi точки металевi наночастинки гiбридрнi наносистеми електромагнiтнi поля квантовий вихiд випромiнювання quantum dot metal nanoparticle hybrid nanosystem electromagnetic field emission quantum yield - |
| spellingShingle |
квантовi точки металевi наночастинки гiбридрнi наносистеми електромагнiтнi поля квантовий вихiд випромiнювання quantum dot metal nanoparticle hybrid nanosystem electromagnetic field emission quantum yield - Kryuchenko, Yu. V. Korbutyak, D. V. Екситонне випромiнювання гiбридної наносистеми “сферична напiвпровiдникова квантова точка + сферична металева наночастинка” |
| topic_facet |
квантовi точки металевi наночастинки гiбридрнi наносистеми електромагнiтнi поля квантовий вихiд випромiнювання quantum dot metal nanoparticle hybrid nanosystem electromagnetic field emission quantum yield - |
| format |
Article |
| author |
Kryuchenko, Yu. V. Korbutyak, D. V. |
| author_facet |
Kryuchenko, Yu. V. Korbutyak, D. V. |
| author_sort |
Kryuchenko, Yu. V. |
| title |
Екситонне випромiнювання гiбридної наносистеми “сферична напiвпровiдникова квантова точка + сферична металева наночастинка” |
| title_short |
Екситонне випромiнювання гiбридної наносистеми “сферична напiвпровiдникова квантова точка + сферична металева наночастинка” |
| title_full |
Екситонне випромiнювання гiбридної наносистеми “сферична напiвпровiдникова квантова точка + сферична металева наночастинка” |
| title_fullStr |
Екситонне випромiнювання гiбридної наносистеми “сферична напiвпровiдникова квантова точка + сферична металева наночастинка” |
| title_full_unstemmed |
Екситонне випромiнювання гiбридної наносистеми “сферична напiвпровiдникова квантова точка + сферична металева наночастинка” |
| title_sort |
екситонне випромiнювання гiбридної наносистеми “сферична напiвпровiдникова квантова точка + сферична металева наночастинка” |
| title_alt |
Excitonic Emission of Hybrid Nanosystem “Spherical Semiconductor Quantum Dot + Spherical Metal Nanoparticle” |
| description |
The hybrid nanosystem composed of a spherical metal nanoparticle (NP) and a spherical semiconductor quantum dot (QD) of a direct-band semiconductor with a cubic lattice structure and a fourfold degenerate valence band Γ8 has been studied. The excitonic emission of the system is considered as a sum of contributions from point dipoles located at the QD lattice sites. The description of the QD + NP nanosystem, nonspherical as a whole, is based on using three spherical coordinate systems and finding the relations between the coefficients of multipole expansions of electromagnetic (EM) fields in those systems. The origins of two of them are fixed at the centers of NP and QD, and their polar axes are directed along the line connecting the centers. The orientation of the third coordinate system with the origin in the QD is determined by the orientation of the QD crystal lattice. It is shown that, unlike the electric scalar potential, which is induced by the exciton state in the QD and looks like a point-dipole potential, the EM field of the QD excitonic emission cannot be represented as that of a point dipole emission, because it contains only dipole, quadrupole, and octupole components. The multiple scattering, between the NP and the QD, of the EM field emitted by the QD is taken into account. The dependences of the excitonic emission efficiency on the separation distance between the QD and the NP surfaces are calculated in a particular case of the CdTe QD and a silver or gold NP for various QD and NP sizes and temperatures. |
| publisher |
Publishing house "Academperiodika" |
| publishDate |
2019 |
| url |
https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019213 |
| work_keys_str_mv |
AT kryuchenkoyuv excitonicemissionofhybridnanosystemsphericalsemiconductorquantumdotsphericalmetalnanoparticle AT korbutyakdv excitonicemissionofhybridnanosystemsphericalsemiconductorquantumdotsphericalmetalnanoparticle AT kryuchenkoyuv eksitonneviprominûvannâgibridnoínanosistemisferičnanapivprovidnikovakvantovatočkasferičnametalevananočastinka AT korbutyakdv eksitonneviprominûvannâgibridnoínanosistemisferičnanapivprovidnikovakvantovatočkasferičnametalevananočastinka |
| first_indexed |
2023-03-24T08:57:34Z |
| last_indexed |
2023-03-24T08:57:34Z |
| _version_ |
1795757672014807040 |