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16.10.2018 | Chemical routes to materials | Ausgabe 3/2019

Journal of Materials Science 3/2019

Formation and photoluminescence properties of colloidal ZnCuIn(SexS1 − x)2/ZnS nanocrystals with gradient composition

Zeitschrift:
Journal of Materials Science > Ausgabe 3/2019
Autoren:
Kelai Wang, Zheng Liang, Jingling Li, Xueqing Xu, Xiaoling Cheng, Hu Jin, Dehua Xu, Gang Xu
Wichtige Hinweise
Kelai Wang and Zheng Liang have contributed equally to this work.

Abstract

Photoluminescent CuIn(SexS1 − x)2 (CISeS) nanocrystals (NCs) have been synthesized utilizing copper iodide (CuI) and indium acetate (In(Ac)3) as metal cation precursors, Se powder and n-dodecanethiol (DDT) as selenide and sulfur source, combined with oleylamine and n-dodecanethiol as coordinate ligands at a moderate reaction temperature of 200 °C. The obtained CISeS NCs consisted of a gradient composition that the content of selenide increased from the nuclei to the surface. With the growth of NCs, they exhibited a tunable photoluminescent emission ranging from 722 to 830 nm which was size- and composition-dependent. The photoluminescent quantum yield of the NCs could be further enhanced from 1.2 to 40.7% after ZnS coating due to the formation of ZnCuIn(SexS1 − x)2/ZnS (ZnCISeS/ZnS) core–shell structures with the alloyed core. The photoluminescence emission mechanisms of CISeS NCs indicated that the gradient composition structure of CISeS led to a gradient energy level of its conduction band (CB)/valence band (VB), resulting in the charge transfer from the nuclei to the surface through the quantized CB/VB. This transfer process has quenched fluorescence emission arising from the quantized CB/VB and defect states located in the nuclei, such as irradiation relaxation between quantized CB and \( V_{\text{Cu}}^{ \prime } \). This mechanism could illuminate why the indium-rich CISeS NCs did not exhibit better photoluminescence properties.

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