КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КВАНТОВЫХ ТОЧЕК "ЯДРО/ОБОЛОЧКА" CdS/CdSe ДЛЯ СОЛНЕЧНЫХ ФОТОЭЛЕМЕНТОВ
Квантовые точки являются перспективными материалами для создания нового поколения фотоэлектрических элементов широкого применения. Это объясняется особенностями их фотофизического поведения, узкой полосой излучения, настраиваемой шириной запрещенной зоны, большими коэффициентами экстинкции и хорошей стабильностью в воде и на воздухе. Кроме того за счет применения квантовых точек возникает возможность существенно повысить эффективность устройств преобразования солнечной энергии в электрическую, за что отвечает эффект множественной генерации экситонов при однофотонном поглощении. Однако сложность в получении равномерного покрытия квантовых точек, дефекты поверхности, высокая вероятность рекомбинации зарядов и ряд других сопутствующих процессов существенно снижают эффективность подобных фотоэлементов. Селенид кадмия обладает высокими коэффициентами поглощения и хорошей стабильностью. Ширина запрещенной зоны наноструктур и пленок сульфоселенида кадмия может варьироваться в зависимости от мольной доли серы в сплаве в диапазоне, охватывающем весь видимый спектр. Поэтому материалы на основе сульфида и селенида кадмия нашли применение в нанолазерах, оптических устройствах, устройствах фотолюминесценции с настройкой цвета и в перестраиваемом магнитооптическом излучении. Применение подобных материалов требует объяснения наблюдаемых эффектов и разработки способов направленной модификации свойств. Применение теоретических методов квантовой химии для систематического изучения полупроводниковых квантовых структур может позволить не только прогнозировать физико-химическое поведение веществ, но и быть использовано для направленного моделирования устройств различного применения на их основе с заданными характеристиками. В данной работе проведено моделирование строения и электронных свойств квантовых точек сульфида кадмия, покрытых оболочкой из селенида кадмия, с использованием метода теории функционала плотности. Рассчитана ширина запрещенной зоны, проанализировано влияние оболочки на геометрические характеристики и свойства квантовой точки, изучено отклонение морфологии поверхности от внутренней структуры частицы. Проведен расчет электронного рассеяния при применении изученных квантовых точек в солнечных фотоэлементах.