On the chemical and crystalline structure of colloidal CdSe/CdS core-shell nanocrystals

Titel in Übersetzung: Über die chemische und kristalline Struktur von CdSe/CdS Kern-Schale Nanokristallen

Lukas Ludescher

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDiplomarbeit

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Abstract

CdSe/CdS Kern-Schale Nanokristalle sind, zu der Zeit in der die Arbeit geschrieben wurde, eines der meistuntersuchten Materialsysteme im Bereich der Halbleiter-Nanokristalle. Diese Art von Materialien haben den großen Vorteil stark modifizierbare physikalische Eigenschaften zu besitzen, die unter anderem von der Größe der Partikel oder dem Verhältnis des Kerndurchmessers zur Schalendicke abhängen. Da die physikalischen Eigenschaften in der Synthese eingestellt werden, ist es von besonderer Bedeutung den Einfluss des Herstellungsprozesses selbst auf die Nanokristalle bezüglich resultierender Geometrie, Kristallstruktur und Phasenzusammensetzung zu kennen. Daher haben wir anomale Klein- und Weitwinkelröntgenstreuung (ASAXS/WAXS) verwendet um Informationen über diese Eigenschaften zu erhalten. Die Proben dafür wurden an der ETH Zürich von unseren Partnern in einem neuartigen Prozess hergestellt, in dem die Nanokristalle bei erhöhter Temperatur hergestellt wurden und damit in der Wurtzitstruktur wachsen. Wegen der erhöhten Temperatur in der Synthese, fällt diese in die Klasse der „hot-injection“ – Methoden. Von den so gewonnen Kristallen wird eine bessere optische Performance erwartet, als traditionell durch Kationenaustausch bei niedrigeren Temperaturen hergestellte Teilchen. Die untersuchten Proben wurde während unterschiedlicher Zeiten beim Schalenwachstum auf Kerne dreier unterschiedlicher Größen entnommen. Daher zeigen diese unterschiedliche Verhältnisse von Schalendicke zu Kerngröße. Aus der Analyse der Klein- und Weitwinkelstreudaten wird erkenntlich, dass mit steigender Kerngröße die Form der Nanokristalle zusehends elliptischer wird. Dieser Umstand kann auch in der Verbreiterung der Peakbreiten bestimmter Braggreflexe nachvollzogen werden. Zusätzlich kann kein Hinweis auf Interdiffusion zwischen Kern und Schale gefunden werden, was auf eine scharfe Grenzfläche zwischen Kern und Schale hindeutet. Zusätzlich scheint mit steigender Kerngröße ein zunehmender Anteil an Zinkblendekristallstruktur in den CdSe-Kernen vorhanden zu sein, was bis jetzt noch nicht mit der größeren Elliptizität in Zusammenhang gebracht werden konnte. Zudem schlagen wir einen simplen Mechanismus für den Phasenübergang zwischen Wurtzite und Zinkblende vor, der auf der Kondensation von Stapelfehlern der Basalebene beruht. All diese Ergebnisse können helfen die von unseren Partnern an der ETH gemessenen Unterschiede in der optischen Performance zu erklären und in Zukunft neue Materialsysteme für kolloidale Kern-Schale Nanokristalle zu designen.
Titel in ÜbersetzungÜber die chemische und kristalline Struktur von CdSe/CdS Kern-Schale Nanokristallen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Paris, Oskar, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung18 März 2016
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2016

Bibliographische Notiz

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Schlagwörter

  • anomale-streuung
  • nanokristalle
  • saxs
  • waxs

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