Влияние замещения водорода дейтерием при функционализации поверхности гидрофильных частиц нанокремния на их спектральные и динамические свойства

Методом широкополосной фемтосекундной спектроскопии исследованы две формы гидрофильных кремниевых наночастиц: фотолюминесцирующие, пассивированные дейтерием и окисленные в полностью дейтерированном диметилсульфоксиде, и нелюминесцирующие контрольные образцы, имеющие такое же кристаллическое ядро, пассивированные водородом и окисленные в диметилсульфоксиде. Обнаружены существенные различия в сверхбыстрой спектрально-временной динамике наведённого поглощения этих двух форм в диапазоне энергий, соответствующих расчётной ширине запрещённой зоны наночастиц. Наблюдаемое различие связано со значительным увеличением скорости окисления кремния на поверхности дейтерированных образцов по сравнению с недейтерированными и, как следствие, с увеличением числа активных центров фотолюминесценции на поверхности наночастиц. В образцах с энергетическими состояниями автолокализованных экситонов (АЭ), ответственными за фотолюминесценцию в красной области спектра, времена захвата носителей на эти уровни и релаксации в основное состояние находятся в фемтосекундном диапазоне. В образцах без АЭ-состояний возбуждённые носители релаксируют на дно зоны за характерное время в несколько пикосекунд.