О возможности декомпозиции сложных спектров фотолюминесценции
С.П. Крамынин, Е.М. Зобов, М.Е. Зобов
ФГБУН «Институт физики им. Х.И. Амирханова» Дагестанского федерального исследовательского центра РАН
DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.148
Оригинальная статья
Аннотация: Предложен метод декомпозиции интегрального спектра фотолюминесценции на составляющие, основанный на анализе идентификатора, представляющего собой соотношение первой и второй производной экспериментальных данных. В работе изучен вопрос о границах применимости данного метода декомпозиции сложного спектра фотолюминесценции. На примере интегрального спектра, образованного двумя гауссианами дано определение чувствительности метода. Показана эволюция зависимости используемого идентификатора от длины волны при изменении расстояния между максимумами элементарных компонент. С помощью синтетического эксперимента построены зависимости чувствительности от соотношения полуширин и интенсивностей составляющих интегрального спектра. Полученные зависимости имеют нелинейный характер и имеют локальные максимумы и минимумы. Использование рассчитанных зависимостей позволяет оценить при каком перекрытии полос разложение еще возможно, а при каком выделить элементарную составляющую из интегрального спектра уже невозможно.
Ключевые слова: фотолюминесценция, спектр, декомпозиция, ZnS, ZnO, моделирование, интегральный спектр, гауссиан, люминесцентный анализ, синтетический эксперимент
- Крамынин Сергей Петрович – научный сотрудник, ФГБУН «Институт физики им. Х.И. Амирханова» Дагестанского федерального исследовательского центра РАН
- Зобов Евгений Маратович – д.ф-м.н., главный научный сотрудник, ФГБУН «Институт физики им. Х.И. Амирханова» Дагестанского федерального исследовательского центра РАН
- Зобов Марат Евгеньевич – к.ф-м.н., старший научный сотрудник, ФГБУН «Институт физики им. Х.И. Амирханова» Дагестанского федерального исследовательского центра РАН
Ссылка на статью:
Крамынин, С.П. О возможности декомпозиции сложных спектров фотолюминесценции / С.П. Крамынин, Е.М. Зобов, М.Е. Зобов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2023. — Вып. 15. — С. 148-156. DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.148.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Plakhtii, Ye.G. Crystal structure and photoluminescence of ZnSe and ZnSe:Mn nanocrystals obtained by combustion synthesis / Ye.G. Plakhtii, O.V. Khmelenko // Physica Scripta. – 2023. – V. 98. – I. 3. – Art. № 035804. – 11 p. DOI: 10.1088/1402-4896/acb5ca.
2. Matiushkina, A. Time and spectrally resolved photoluminescence study of alloyed CdxZn1−xSeyS1−y/ZnS quantum dots and their nanocomposites with SPIONs in living cells / A. Matiushkina, I. Litvinov, A. Bazhenova et al. // International Journal of Molecular Sciences. – 2022. – V. 23. – Art. № 4061. – 20 p. DOI: 10.3390/ijms23074061.
3. Messalti, A.S. Investigating photoluminescence properties of Ca-doped ZnS nanoparticles prepared via hydrothermal method / A.S. Messalti, М. El-Ghozzi, D. Zambon, R. Mahiou, Z. Setifi // Journal of Luminescence. – 2021. – V. 238. – Art. № 118227. – 8 p. DOI: 10.1016/j.jlumin.2021.118227.
4. Chubenko, E.B. Broad band photoluminescence of g-C3N4/ZnO/ZnS composite towards white light source / E.B. Chubenko, A.V. Baglov, M.S. Leanenia, B.D. Urmanov, V.E. Borisenko // Materials Science and Engineering: B. – 2021. – V. 267. – Art. № 115109. – 7 p. DOI: 10.1016/j.mseb.2021.115109.
5. Poornaprakash, B. Photoluminescence and hydrogen evolution properties of ZnS:Eu quantum dots / B. Poornaprakash, S.V. Prabhakar Vattikuti, K. Subramanyam et al. // Ceramics International. – 2021. – V. 47. – I. 20. – P. 28976-28984. DOI: 10.1016/j.ceramint.2021.07.058.
6. Madhavi, J. Facile synthesis of Ni-doped ZnS-CdS composite and their magnetic and photoluminescence properties / J. Madhavi, V. Prasad, K.R. Reddy, Ch.V. Reddy, A.V. Raghu // Journal of Environmental Chemical Engineering. – 2021. – V. 9. – I. 6. Art. № 106335. – 8 p. DOI: 10.1016/j.jece.2021.106335.
7. Poornaprakash, B. Co-doped ZnS quantum dots: structural, optical, photoluminescence, magnetic, and photocatalytic properties / B. Poornaprakash, U. Chalapathi, P.T. Poojitha et al. // Journal of Superconductivity and Novel Magnetism. – 2020. – V. 33. – I. 2. – P. 539-544. DOI: 10.1007/s10948-019-05223-4.
8. Zhang, J. Growth of InZnP/ZnS core/shell quantum dots with wide-range and refined tunable photoluminescence wavelengths / J. Zhang, H. Gu // Dalton Transactions. – 2020. – V. 49. – I. 18. – P. 6119-6126. DOI: 10.1039/D0DT00575D.
9. Wang, X. Effects of L-cysteine on the photoluminescence, electronic and cytotoxicity properties of ZnS:O quantum dots / X. Wang, W. Dai, X. Li et al. // Journal of Alloys and Compounds. – 2020. – V. 825. – Art. № 154052. – 8 p. DOI: 10.1016/j.jallcom.2020.154052.
10. Goktas, A. Enhancing crystalline/optical quality, and photoluminescence properties of the Na and Sn substituted ZnS thin films for optoelectronic and solar cell applications; a comparative study / A. Goktas, A. Tumbul, Z. Aba, A. Kilic, F. Aslan // Optical Materials. – 2020. – V. 107. – Art. № 110073. – 14 p. DOI: 10.1016/j.optmat.2020.110073.
11. Sakthivel, P. Influence of Ag+ and Mn2+ ions on structural, optical and photoluminescence features of ZnS quantum dots / P. Sakthivel, K.K. Rasu, G.K.D. Prasanna Venkatesan, A. Viloria // Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. – 2020. – V. 241. – Art. № 118666. – 7 p. DOI: 10.1016/j.saa.2020.118666.
12. Curcio, A. Nanostructured ZnS:Cu phosphor: correlation between photoluminescence properties and local structure / A. Curcio, L. Fernando da Silva, M.B. Bernardi, E. Longo, A. Mesquita // Journal of Luminescence. – 2019. – V. 206. – P. 292-297. DOI: 10.1016/j.jlumin.2018.10.073.
13. Bo, L. Pressure-dependent photoluminescence of CdSe/ZnS quantum dots: Critical point of different pressure regimes / L. Bo, L. Weilong, Z. Xiaojun et al. // Physics Letters A. – 2019. – V. 383. – I. 13. P. 1483-1486. DOI: 10.1016/j.physleta.2019.01.059.
14. Jialun, T. Reducing the chromaticity shifts of light-emitting diodes using gradient-alloyed CdxZn1−xSeyS1−y@ZnS core shell quantum dots with enhanced high-temperature photoluminescence / T. Jialun, L. Fei, Y. Gaoling et al. // Advanced Optical Materials. – 2019. – V. 7. – I. 10. – Art. № 1801687. – 9 p. DOI: 10.1002/adom.201801687.
15. Sakthivel, P. Structural, optical, photoluminescence and electrochemical behaviours of Mg, Mn dual‑doped ZnS quantum dots / P. Sakthivel, G.K.D. Prasanna Venkatesan, S. Kamalraj, P. Muthukrishnan // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. – 2019. – V. 30. – I. 13. – P. 11984-11993. DOI: 10.1007/s10854-019-01551-2.
16. Kramynin, S.P. Decomposition of AIIB VI semiconductor compounds integral photoluminescence spectra using mathematical and computer analysis / S.P. Kramynin, E.M. Zobov, M.E. Zobov // Journal of Luminescence. – 2022, – V. 252. – Art. № 119432. – 8 p. DOI: 10.1016/j.jlumin.2022.119432.
17. Kovalenko, A.V. Sum decomposition method for gaussian functions comprising an experimental photoluminescence spectrum / A.V. Kovalenko, S.M. Vovk, Ye.G. Plakhtii // Journal of Applied Spectroscopy. – 2021. – V. 88. – I. 2. – P. 357-362. DOI: 10.1007/s10812-021-01182-8.
18. Alsid, S.T. Photoluminescence decomposition analysis: a technique to characterize N-V creation in diamond / S.T. Alsid, J.F. Barry, L.M. Pham et al. // Physical Review Applied. – 2019. – V. 12. – I. 4. – P. 044003-1-044003-20. DOI: 10.1103/PhysRevApplied.12.044003.
19. Zlokazov, V.B. VSHEC – a program for the automatic spectrum calibration / V.B. Zlokazov, V.K. Utyonkov, Yu.S. Tsyganov // Computer Physics Communications. – 2013. – V. 184. – I. 2. – P. 428-431. DOI: 10.1016/j.cpc.2012.09.023.
20. O'Haver, T.C. Numerical methods for generating derivative spectra / T.C. O'Haver, A.F. Fell, G. Smith et al. // Analytical Proceedings. – 1982. – V. 19. – I. 1. – P. 22-46. DOI: 10.1039/AP9821900022.