Синтез и оптические свойства гибридных наноструктур на основе плазмонных наночастиц серебра и нитевидных нанокристаллов InGaN

Journal of Optical Technology. 2024. Т. 91. № 1. С. 3–13.

Шугабаев Т., Гридчин В. О., Мельниченко И. А., Лендяшова В. В., Новикова К. Н., Котляр К. П., Кулагина А. С., Крыжановская Н. В., Цырлин Г. Э.

Предмет исследования. Интеграция нитевидных нанокристаллов нитрида индия-галлия InGaN c серебряными наночастицами и исследование фотолюминесцентных свойств полученных гибридных наноструктур. Цель работы. Улучшение люминесцентных характеристик нитевидных нанокристаллов InGaN с помощью декорирования их поверхности коллоидными наночастицами серебра. Метод. Синтез серебряных наночастиц различных размеров и наночастиц со структурой ядро/оболочка серебро/оксид кремния осуществлялся методом коллоидной химии. Нитевидные нанокристаллы InGaN получены технологией молекулярно-пучковой эпитаксии. Морфология и размеры полученных образцов исследовались методом растровой электронной микроскопии. Изучение оптических свойств осуществлялось спектральными методами. Основные результаты. Продемонстрировано красное смещение длины волны локализованного плазмонного резонанса наночастиц при увеличении диаметра и пассивации поверхности наночастиц оболочкой оксида кремния. Синтезированы нитевидные нанокристаллы со спонтанно образованной структурой ядро-оболочка InGaN/GaN, обладающие фотолюминесценцией при комнатной температуре в желто-оранжевой области спектра. Впервые показано, что осаждение коллоидных наночастиц серебро/оксид кремния на поверхность нитевидных нанокристаллов InGaN приводит к возрастанию интенсивности фотолюминесценции исходных структур в 2,2 раза. Практическая значимость. Нитевидные нанокристаллы InGaN являются перспективными твердотельными наноструктурами для создания светоизлучающих устройств видимого спектра, интегрированных с кремниевой платформой. Создание гибридных наноструктур на основе нитевидных нанокристаллов InGaN и наночастиц серебра является одним из методов повышения эффективности люминесценции исходных нитевидных нанокристаллов. В частности, предложенная в данной работе гибридная наноструктура может быть использована для создания субволновых лазеров с оптической накачкой на основе нитевидных нанокристаллов InGaN.

Ключевые слова: плазмоника, nanowires, гибридные наноструктуры, hybrid nanostructures, plasmonics, silver nanoparticles, нитевидные нанокристаллы, indium-gallium nitride, photoluminescence intensity enhancement, нитрид индия-галлия, наночастицы серебра, увеличение интенсивности фотолюминесценции

ПУБЛИКАЦИЯ ПОДГОТОВЛЕНА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ПРОЕКТА: Создание и исследование полупроводниковых микро- и нанолазеров для схем интегральной фотоники (2024)