Estudos teórico e experimental de nanocristais semicondutores coloidais: determinação do “bandgap”, da distribuição de tamanhos e da cinética de crescimento - Ferreira, Diego Lourençoni (2018)
Uma nova expressão analítica para o “bandgap” dependente do tamanho de nanocristais semicondutores coloidais é proposta no âmbito do modelo de massa efetiva aplicado a poços de potencial esféricos e finitos a fim de proporcionar uma descrição quantitativa do efeito de confinamento quântico. Isto permite converter dados espectroscópicos ópticos (espectro de fotoluminescência e borda de absorção fundamental) em estimativas precisas de distribuição de tamanhos de sistemas de partículas coloidais mesmo quando se espera que o modelo de massa efetiva tradicional venha a falhar. Tal situação ocorre tipicamente quando se consideram partículas muito pequenas, pertencentes ao chamado limite do regime de confinamento forte. Aplicando as metodologias teóricas aqui desenvolvidas a nanocristais de CdTe sintetizados através de rotas químicas aquosas, distribuições de tamanhos foram determinadas e comparadas diretamente à aquelas obtidas a partir das técnicas de microscopia de força atômica e microscopia eletrônica de transmissão. Finalmente, a possibilidade de recuperar a distribuição de tamanhos a partir de experimentos espectroscópicos pode ser usada para elucidar a cinética de crescimento de nanocristais coloidais, pois a evolução temporal dos espectros ópticos é facilmente monitorada durante um experimento de crescimento típico. Empregando esta metodologia, a cinética de crescimento dos nanocristais de CdTe sintetizados foi completamente descrita no contexto de teorias de cristalização clássicas baseadas na nucleação homogênea de partículas esféricas em solução. As análises reportadas podem ser usadas como uma ferramenta complementar para a caracterização de amostras de nanocristais de muitos outros sistemas como os materiais semicondutores II-VI e III-V.