رخشاني نانو كريستال هاي سيليكون توليد شده توسط فرآيند كندگي ليزري در آب

Luminescent silicon nanocrystals fabricated by laser ablation in water

در اين كار تحقيقاتي، كلوئيد نانو كريستال هاي سيليكون توسط فرآيند كندگي ليزر تپي نانوثانيه در محيط آب توليد و خواص رخشاني نوري آن ارائه شده است. با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني عبوري و پراش اشعه ايكس، نانوكريستال هاي كروي با ابعاد 12-4 نانومتر مشخصه يابي شده است. طيف رخشاني گسيلي نانوكريستال هاي كلوئيدي سيليكون در ناحيه قرمز با بيشينه طول موج 655 نانومتر مشاهده شده است. طيف سنجي تبديل فوريه مادون قرمز، تشكيل لايه اكسيد بر روي سطوح نانو كريستال هاي سيليكون را تائيد مي نمايد. بررسي نتايج رخشاني كلوئيد نشان مي دهد كه مكانيزم گسيل نور قرمز، ناشي از اثر محبوس شدن كوانتومي حامل هاي بار در نانوكريستال هاي سيليكون و فرآيند باز تركيب الكترون و حفره در لايه اكسيد سطحي مي باشد. خواص نوري مشاهده شده در نانو كريستال هاي سيليكون، اين مواد را به گزينه با ارزشي براي ساختن وسايل اپتيكي از قبيل ديودهاي گسيل نوري و پروب هاي اپتيكي با كاربرد تشخيص در پزشكي تبديل مي كند.

In this work, colloidal silicon nanocrystals (SiNCs) are fabricated by nanosecond pulsed laser ablation of silicon wafer in the water and its photoluminescence property is investigated. Transmission electron microscopy and X-ray diffraction analysis have shown the formation of spherical silicon nanocrystals in the colloid with size range of 4-12 nm. The colloid exhibits red luminescent emission with maximum peak of 655 nm. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy of the silicon nanocrystals exhibits the formation of oxide layer on the surface of the SiNCs. The oxidized SiNCs with quantum confinement effect are suggested to be responsible for the red photoluminescence (PL) of the colloid. The observed emission property of the colloid makes it valuable material for optical based devices such as light emitting diodes and optical probe in biomedical systems