Стабильная, обратимая фотолюминесценция нанопроводов GaN в водных растворах, настраиваемая ионной концентрацией

Аннотация

Мы сообщаем об отклике фотолюминесценции (PL) от нанопроводов GaN без защиты в растворах. Отличительный отклик проявляется не только по pH, но и по ионной концентрации при том же pH. Нанопровода оказываются высокостабильными в водных растворах с высокой ионной концентрацией и низким pH до 1. Мы показываем, что PL имеет обратимое взаимодействие с различными типами кислотных и солевых растворов. Квантовые состояния нанопроводов экспонированы внешней среде и имеют прямое физическое взаимодействие, которое зависит от анионов кислот. По мере увеличения ионной концентрации интенсивность PL растет или падает в зависимости от химических видов. Отклик результатирует из конкуренции изменения изгиба зон на поверхности и зарядовым переносом на редокс-уровень в растворе. Для GaN пленок сообщается для сравнения, так как эффект изгиба зон на поверхности можно пренебречь, поэтому для GaN пленок наблюдаются лишь незначительные вариации интенсивности PL. Кроме того, такое физическое взаимодействие не влияет на пики PL в кислотах и солях, тогда как наблюдается красный сдвиг PL, когда нанопроводы находятся в щелочном растворе, скажем NH₄OH, из-за химического травления нанопроводов.

Введение

Кристаллический GaN выбран как перспективный полупроводниковый материал с широкой прямой запрещенной зоной 3,39 эВ. У него много хороших материальных свойств, которые применялись в обширных применениях, таких как синие/ультрафиолетовые светодиоды [1, 2], оптоэлектроника [3, 4], высокотемпературные/высокомощные устройства [5, 6] и полевые транзисторы [7, 8]. По сравнению с объемным материалом, одномерные наноструктуры существуют с внутренне эффективной релаксацией решетки [9]. Таким образом, они могут выращиваться с меньшими кристаллическими дефектами [10], и это составляет главное преимущество, где фотолюминесценция (PL) и электрические свойства влияют этими дефектами. Длинные нанопроводы предоставляют большие поверхности для использования, что может быть отличным применением в сенсорных и химических приложениях [11, 12]. Кроме того, GaN стабилен и не требует вакуума, что позволяет применения в химических средах.

Фотолюминесценция — одно из наиболее часто используемых свойств для изучения квантовых состояний материала [13, 14], так как PL происходит из радиационного распада возбужденных состояний. Для твердотельных материалов взаимодействие PL с окружающими химическими условиями предоставляет способ зондирования возбужденных состояний. Такое поверхностное взаимодействие также может использоваться для химических сенсоров и визуализации [15, 16]. Однако для большинства материалов PL деградирует в реактивной среде, потому что он легко гасится поверхностными дефектными состояниями или переносом фотосгенерированных носителей к ионным видам в растворе [17, 18]. В частности, PL нестабилен для большинства органических и неорганических полупроводников в водных растворах [19–21]. Следовательно, для флуоресцирующих неорганических полупроводниковых квантовых точек часто требуется структура типа «ядро-оболочка» для защиты световых квантовых состояний [21–25]. Таким образом, взаимодействие между химикатами в растворе и квантовым состоянием становится слабым из-за защиты.

Оптические pH-сенсоры предлагались, которые преодолели проблемы такие как дрейф сигнала, паразитные фототоковые эффекты и стабильность инкапсулированного электрического контакта в химически агрессивных жидкостях, хотя они не могли покрыть широкий диапазон pH [26]. Люминесцентные свойства покрытых и непокрытых неорганических наночастиц могли откликаться на вариации pH в более широком диапазоне [27, 28], но электрический потенциал свободных наночастиц не может быть контролирован, запрещая количественный анализ pH-отклика. Отличные оптические свойства нитридов группы III нанопроводов [29, 30] позволяют использовать pH и смещение отклика интенсивности PL как детекционный сигнал [31]. Положение краев зон в материалах нитридов группы III относительно редокс-уровней воды привлекает внимание для применения в фотокаталитическом расщеплении воды зарядовым переносом через интерфейс нитрид группы III-материал/электролит [32–34]. Эффективность этого процесса показана улучшенной, если используются нанопроводы вместо плоских электродов [35].

До сих пор большинство исследований PL на нанопроводах GaN проводилось в воздухе. Есть мало отчетов, обсуждающих PL в растворе. Ионы могут менять процесс фоторекомбинации носителей. Оптическое возбуждение нанопроводов в растворе связано с потенциальными применениями вроде расщепления воды и ионных сенсоров.

В этой работе мы изучаем отклик PL от нанопроводов GaN, которые содержат высокочувствительную поверхность GaN [35–38], погруженных в воду, включая кислоты, основания и соли без какой-либо защиты. Установка, отличная от типичной установки для электрохимической реакции [39–43], менее сложна без нанесения электрохимических терминалов. PL отклик измеряется и коррелируется с ионной концентрацией. Квантовые состояния нанопроводов экспонированы внешней среде и имеют прямое физическое взаимодействие. Мы обнаружили, что PL в основном растет с ионной концентрацией для нанопроводов, но уменьшается для пленок. Мы показываем, что PL зависимость от ионов имеет обратимое взаимодействие с различными типами кислотных и солевых растворов. Ранее был отчет, который использовал стандартный фосфатно-буферный физраствор с фосфатной концентрацией 0,01 М для поддержания постоянной высокой ионной концентрации, поэтому менялись только значения pH в измерениях и PL нанопроводов зависел только от значения pH [31]. В нашей работе нет фонового буферного раствора и ионная концентрация переменна. PL откликается на ионы вместо простого отклика на значения pH. Оказывается, что PL не просто контролируется значением pH, но также зависит от концентрации анионов кислот. Механизм реакции, сообщаемый здесь, отличается от электрохимии, которая требует электродов для измерений, и ионная концентрация в нашей экспериментальной установке меняется с pH, что в основном способствует PL. Тренды можно интерпретировать конкуренцией двух эффектов ионов: переносом носителей на редокс-уровень и изменением обедненной области.

С точки зрения применения, стабильный PL отклик в суровой химической среде может применяться для мониторинга сточных или загрязненных вод в течение длительного времени. Если кусок нанопроводов GaN погружен в такую воду, его PL отклик может быть получен от внешнего оптического возбуждения и сбора флуоресценции. Преимущество нанопроводов GaN в том, что у них только физическое взаимодействие, но нет химического взаимодействия благодаря их превосходной стабильности в экстремальных условиях. Конвенциональная тест-бумага или электрохимический сенсор не могут работать в таких условиях длительный период. Кроме того, три электрохимических терминала не нужны в нашей экспериментальной установке для поддержания потенциала электролита. Это делает установку намного проще. Нет химической реакции; ясная картина процесса фоторелаксации носителей устанавливается для важного материала нанопроводов GaN в электролитном растворе. Такая картина может принести пользу будущему развитию новых применений GaN, таких как ионный сенсор или расщепление воды.

Методы

Синтез нанопроводов и пленок GaN

Рост нанопроводов GaN через механизм VSS и пленки GaN осуществлялся в системе гидридной паровой фазной эпитаксии (HVPE) [44, 45], где уровень вакуума составляет 1 атмосферу. Предшествующие газы были аммиаком (NH₃) и хлоридом галлия (GaCl), образованным протеканием HCl газа, разбавленного азоти, через расплавленное Ga при 850 °C. Для роста нанопроводов Ni выбирался как катализатор и рост происходил при 880 °C с V/III = 20 и носительным газом N₂ 400 сссм. Нанопровода GaN затем росли, когда два предшествующих газа, GaCl (как источник Ga) и NH₃ (как источник N), встречались и реагировали возле образцов при 650–950 °C. Нанопровода GaN были m-ориентированными [45]. Обратите внимание, что Ni-Ga катализаторы травлялись HCl из потока и побочным продуктом реакций во время роста [46]. Толстая пленка GaN с c-ориентацией росла на сапфире в системе HVPE при температуре роста 1050 °C. Толщина пленок GaN составляет 300 ± 10 мкм.

Подготовка образцов

Образцы GaN хранились в низком вакууме (~ 10⁻¹ Торр) после роста и обрабатывались HF паром для удаления возможного оксида перед измерениями PL.

Измерение PL

Установка измерений свойств PL показана в Дополнительном файле 1: Рисунок S1. Гелий-кадмиевый (He-Cd) лазер используется как источник возбуждающего света для непрерывноволнового выхода на длине волны 325 нм. Функция волокна — сбор фотонного излучения PL и подключение к iHR 550 Imaging Spectrometer, предназначенному для спектральных измерений. iHR 550 был автоматизированным, трехрешетчатым спектрометром.

Входные и выходные щели в системе играли ключевую роль. В частности, чем шире они были, тем ниже разрешение PL спектра было. Однако если щели были слишком узкими, шумы могли существенно влиять на сигналы. В этом измерении мы использовали решетку 1200 линий/мм и щель 0,2 мм с целью получения отличного разрешения. Фотоэлектронный умножитель был детектором с блоком питания (950 В). Чтобы позволить лазеру фокусироваться на образце, измерения должны были использовать три дихроических зеркала и две фокусирующие линзы. После концентрации диаметр пятна составлял около 0,3 мм, а плотность мощности достигала 21 Вт/см² на поверхности образца. Фотография экспериментальной установки показана в Дополнительном файле 1: Рисунок S2.

Наблюдение морфологии

Морфология нанопроводов GaN изучалась с использованием сканирующего электронного микроскопа (SEM; JEOL-6700F SEM).

Результаты и обсуждение

PL отклик GaN на ионную концентрацию в кислотных и солевых растворах

Рисунок 1a, b иллюстрирует влияние значений pH в диапазоне от 1 до 7, используя кислотные растворы и DI воду, на нанопровода GaN и пленки GaN. Они показывают, что интенсивность PL с разными значениями pH имеет две замечательные тенденции для разных кислотных растворов. В частности, интенсивность PL нанопроводов GaN в хлористоводородных кислотах (HCl) значительно увеличивается при pH, меняющемся от 7 до 1, а в фосфорной кислоте (H₃PO₄) увеличивается незначительно, тогда как интенсивность резко падает, когда нанопроводы GaN находятся в азотной кислоте (HNO₃) и уксусной кислоте (CH₃COOH) с pH, уменьшающимся от 7 до 1, как показано на Рисунке 1a. Аналогично, на Рисунке 1b представлены результаты изменения интенсивности PL пленок GaN в этих кислотных растворах. PL отклик испытывает снижение в CH₃COOH от нейтрального к более низкому pH и мягкие нисходящие или стабильные тренды в остальных кислотных растворах. Наиболее яркая разница по сравнению с эффектом на нанопровода GaN и толстые пленки заключается в том, что интенсивность PL нанопроводов GaN остается последовательно возрастающей или убывающей, а интенсивность PL пленок GaN относительно стабильна, так как они либо идут вниз, либо вариация остается в диапазоне. Обратите внимание, что ионные концентрации кислотных растворов различны, соответствующие значениям pH. Тесты образцов в солевых растворах, для которых pH равно 7, но с разными ионными концентрациями, выполняются для верификации отклика на ионы при постоянном pH.

Распределение интенсивности PL при разных значениях pH кислотных растворов и солевых растворов при разных концентрациях. He-Cd лазер используется здесь и ниже как источник возбуждающего света для непрерывноволнового выхода на длине волны 325 нм. a PL отклик от нанопроводов GaN с диаметрами от 60 до 80 нм в кислотных растворах. b PL отклик от пленок GaN с толщиной ~ 300 мкм в кислотных растворах. c PL отклик от нанопроводов GaN в солевых растворах с разными концентрациями. d PL отклик от пленок GaN в солевых растворах с разными концентрациями

Для подтверждения тенденции с ионной концентрацией мы исследовали эффекты солевых растворов с разными концентрациями на интенсивность PL в терминах двух видов материалов: нанопроводов GaN и пленок GaN, как показано линейными графиками на Рисунке 1c, d. Интенсивность PL нанопроводов GaN свидетельствует о стабильном увеличении в ацетате калия (CH₃COOK) и нитрате калия (KNO₃) вместе с ростом концентрации соли от 0,001 до 1 М. В противовес, в хлориде калия (KCl) она идет вниз от 0,001 до 0,01 М, но постепенно поднимается от 0,01 до 1 М. В трифосфате калия (K₃PO₄) имеет значительный рост от 0,001 и 0,1 М, в то время как наклон снижается от 0,01 до 0,1 М. Интенсивность идет вниз, когда концентрация поднимается до 1 М. Рассматривая Рисунок 1d для пленок GaN, все наклоны показывают нисходящие тренды в четырех типах солей с увеличением концентрации соли, что отличается от нанопроводов GaN. Результаты согласуются с тем в кислотных растворах, где пленки GaN имеют нисходящие тренды на интенсивность PL, но интенсивность может либо расти, либо падать с изменением pH. По мере увеличения ионной концентрации PL от нанопроводов идет вверх или вниз с наклонами в зависимости от химических видов. Таким образом, ионные виды и концентрации играют критические роли на PL.

Тренды, вероятно, результатируют из комбинации двух факторов, влияющих на PL. Первый — уменьшение обедненной области ионным адсорбением на поверхности. Второй — электронный перенос на редокс-уровни ионов. Для понимания двух неидентичных трендов интенсивности PL в разных кислотных и солевых растворах для нанопроводов GaN и пленок GaN, Рисунок 2 показывает схематично два механизма, которыми ионная концентрация контролирует интенсивность PL: (A) уменьшение обедненной области и (B) зарядовый перенос на редокс-уровень [31, 47].

Схематическая иллюстрация эффекта ионной концентрации на интенсивность фотолюминесценции. E — энергия. E_c, E_v и ε_F — край зоны проводимости, край валентной зоны и уровень Ферми соответственно. a Поверхностная обедненная область, вызванная захваченными электронами в поверхностных состояниях. b Обедненная область, нейтрализованная адсорбцией положительных ионов H⁺ или K⁺. c Электронный перенос на редокс-уровень H⁺

Из моделирования интерфейса полупроводника и электролитного раствора [47] мы понимаем, что ионы распределяются только между раствором и поверхностью твердого тела, то есть существуют заряженные слои как на GaN, так и в растворах. Потенциал на интерфейсе затем корректировался, что вызывало изгиб зон. Фотокаталитическое расщепление воды из порошкового GaN под световым облучением результатирует из схемы зонной энергии GaN, где край зоны проводимости GaN позиционирован на 0,5 В выше редокс-потенциала H⁺/H₂ [30]. Нанопроводы GaN демонстрируют лучшую фотокаталитическую активность из-за большой площади поверхности, которая усилила фотокаталитическую активность в кислотной pH области [38]. Из-за поверхностных состояний в запрещенной зоне электроны заполняют состояние промежутка и уровень Ферми закреплен там [34, 43, 48]. Изгиб зон показан на Рисунке 2a. Вблизи поверхности есть обедненная область. Из-за сильного электрического поля в обедненной области фотосгенерированные электроны и дыры будут разогнаны в противоположных направлениях и рекомбинация предотвращена. Когда в растворе высокая концентрация ионов, ионы могут адсорбироваться на поверхности для нейтрализации поверхностной зарядной плотности и обедненная область уменьшается. Такое адсорбция и десорбция ионов изменяет распределение заряда в запрещенной зоне в pH-сенсорах [49]. Как только энергетическая зона становится почти плоской, электрон-дырочная рекомбинация восстанавливается и PL усиливается, как также показано на Рисунке 2a.

Из-за большой площади поверхности нанопроводов механизм обедненной области важнее в нанопроводах, чем в пленках. Фактически, маленькие нанопроводы полностью обеднены [34]. В механизме (B) ионы играют другую роль для влияния на PL, как показано на Рисунке 2b. Для нанопроводов GaN редокс-уровни H⁺ и OH⁻ находятся внутри запрещенной зоны [36, 50–52]. Фотосгенерированный носитель может, следовательно, переноситься на редокс-уровень вместо рекомбинации. Например, реакция между протонами и фотоносителями 2H⁺ + 2e⁻ → H₂ может происходить. Поскольку обедненная область занимает только малую долю пленок, где большинство пленки не обеднено, механизм (A) относительно неважен. Следовательно, механизм зарядового переноса доминирует для пленок. Обратите внимание, что по мере увеличения ионной концентрации, для механизма (A) PL усиливается, тогда как для механизма (B) PL снижается. Для нанопроводов GaN PL определяется конкуренцией (A) и (B). Для пленок GaN PL определяется (B) в основном из-за малой доли обедненной области от ее ограниченной поверхности. Это объясняет, почему нанопроводы GaN имеют либо возрастающие, либо убывающие тренды PL с увеличением ионной концентрации, но пленки GaN имеют только убывающие или почти постоянные PL.

Помимо условий раствора, плоскостная ориентация и поляризация двух форм GaN несовпадают. Пленки GaN — c-плоскость с Ga-полярностью, но фронт роста нанопроводов — неполярная m-плоскость. Площадь поверхности (боковая стенка) больше в нанопроводах, которые демонстрируют множество наборов кристаллографических плоскостей, если предполагать, что поперечное сечение почти круглое. Поляризация может частично способствовать pH-зависимой PL от нанопроводов и пленок GaN.

Влияние площади поверхности на PL отклик

Что касается морфологии GaN, например, нанопровод и пленка, мы также исследовали PL более крупных нанопроводов для сравнения. Диаметры таких нанопроводов ~ 200 нм, в то время как типичные нанопроводы ~ 60–80 нм. Рисунок 3a показывает, как HNO₃ и HCl влияют на интенсивность PL более крупных нанопроводов GaN при вариации pH от 7 до 1. Когда они погружены в HNO₃, интенсивность PL достигает пика при pH = 5,27. Напротив, у нее замечательный скачок интенсивности PL при pH = 5,27 HCl и стабильно увеличивается, когда pH идет вниз. На Рисунке 3b мы делаем сравнение интенсивности PL трех видов образцов (нанопроводы, пленки и более крупные нанопроводы) в азотной и хлористоводородной кислотных растворах. Распределение интенсивности PL нанопроводов типичных размеров и более крупных нанопроводов имеет нисходящие паттерны с понижением pH в HNO₃, но восходящие в HCl. Другими словами, два размера нанопроводов выполняют похоже на PL отклик в кислотных растворах и следуют механизмам, обсужденным на Рисунке 2. Видимо, интенсивность PL пленок GaN в обоих HCl и HNO₃ относительно стабильна и в HCl примерно постоянна.

Сравнение интенсивности PL от разных размеров и размерностей GaN. a Распределение интенсивности PL при различных значениях pH кислотных растворов на более крупных нанопроводах GaN с диаметрами ~ 200 нм. b Сравнение интенсивности PL для нанопроводов GaN, пленок GaN и более крупных нанопроводов GaN в HNO₃ и HCl

Кроме того, интенсивность PL нанопроводов GaN в гидрогалогенных кислотах, например, бромоводородной кислоте (HBr), хлористоводородной кислоте (HCl) и йодистоводородной кислоте (HI), флуктуирует постепенно с восходящим движением при понижении значений pH от 7 до 1, как показано на Рисунке 4.

Распределение интенсивности PL нанопроводов GaN при вариациях pH в трех гидрогалогенных кислотных растворах

Обратимость взаимодействия

Для оценки повторного использования для применений тесты повторялись с нанопроводами в растворах от нейтрального pH к низкому pH. Образцы обновлялись DI водой между каждым тестом, как отмечено pH 7 на Рисунке 5. Интенсивность PL двигалась вниз, когда pH шел ниже, но восстанавливалась после очистки DI водой образцов. Такая обратимость интенсивности PL под меняющимся pH от нанопроводов GaN в кислотных растворах обеспечивает долгосрочные применения в кислотных химических средах. Кроме того, PL пики, при которых нанопроводы погружали в кислотные растворы и при удалении растворов, остаются на ~ 3,4 эВ (Дополнительный файл 1: Рисунок S1–S4). Это подтвердило, что микроструктуры нанопроводов GaN не были повреждены во время обработки растворами.

Обратимость интенсивности PL нанопроводов GaN в CH₃COOH и HNO₃ с различными значениями pH

Влияние на кристаллическое качество

Рисунок 6 предоставляет детали PL спектров о погружении нанопроводов GaN в четыре кислотных раствора (Рис. 6a) и солевые растворы (Рис. 6b). Он изображает вариацию интенсивности PL с значениями pH или ионными концентрациями, но основные пики все еще на ~ 3,4 эВ. Широкая прямая запрещенная зона 3,4 эВ GaN [46, 53] сохраняется в тех кислотных растворах, что предполагает, что оно демонстрирует физическое взаимодействие вместо химических реакций. Тренды интенсивности с значениями pH обсуждаются на Рисунке 1. Стабильный основной пик на ~ 3,4 эВ (Рис. 6 и Дополнительный файл 1: Рисунки S3–S7) указывает на то, что микроструктура нанопроводов GaN сохраняется после погружения в кислотные растворы.

PL спектры, когда нанопроводы GaN погружаются в растворы разного pH или концентраций. a PL спектры нанопроводов GaN в кислотных растворах и b PL спектры нанопроводов GaN в солевых растворах

Обратите внимание, что поверхностный оксид мог способствовать желтой люминесценции (YL), которая излучается из поверхностных состояний, ассоциированных с оксидом галлия [54], который украшает свободную поверхность и возможно также интерфейс подложки и внутренние границы зерен. Из наших PL спектров YL незначительна, что указывает на то, что оксид Ga в основном удален HF паровой обработкой перед измерением. Кроме того, HCl может травить поверхностный оксидный слой также для устранения оксидного вклада в PL.

Помимо кислот, мы также исследовали влияние щелочного раствора, например, раствора гидроксида аммония (NH₄OH), на нанопроводы GaN для сравнения через PL отклик. PL пики as-grown нанопроводов GaN находились на ~ 3,4 эВ, в то время как пики сдвигались при погружении их в раствор NH₄OH. PL спектры для pH = 11,24 (Рис. 7a) и 14,02 (Рис. 7b) показывали красные сдвиги на пиках до ~ 3,10 эВ. Сдвиг предполагал деградацию в микроструктурах GaN. Необратимая реакция (Дополнительный файл 1: Рисунок S6) могла быть вызвана химическими реакциями на структурах GaN, где нанопроводы GaN были повреждены (Рис. 7c, d). Структурные дефекты генерировались на поверхности нанопроводов GaN, которые могли менять поверхностную плотность состояний, таким образом PL излучение. При удалении таких растворов пики оставались на 3,10 эВ (Дополнительный файл 1: Рисунок S6), что подразумевает, что изменение было постоянным и тесты были необратимы в растворе NH₄OH. В сравнении, морфология нанопроводов оставалась без видимого поверхностного травления в кислотных растворах, скажем HCl, как показано на Рисунке 7e, f.

PL спектры нанопроводов GaN в NH₄OH и соответствующие SEM изображения. a Сигналы, когда нанопроводы в NH₄OH при pH = 11,24. b Сигналы, когда нанопроводы в NH₄OH при pH = 14,02. c SEM изображение as-grown нанопроводов GaN. d Нанопроводы GaN после погружения в раствор NH₄OH на 20 мин. e SEM изображение as-grown нанопроводов GaN. f Нанопроводы после тестов погружения их в кислотный раствор HCl на 20 мин

Кислородные молекулы известны влиять на PL органических молекул. PL в основном идет от спин-синглетных эксxitонов. Синглетный эксxitон может быть редуцирован до неэмиссивного триплетного эксxitона возбуждением кислородных молекул из спин-триплетного состояния в синглетное возбужденное состояние [55, 56]. В GaN мало разницы в энергии между синглетными и триплетными электрон-дырочными парами. Присутствие кислородных молекул не ожидается образовывать нерадиационный канал распада и влиять на PL. Во всех наших экспериментальных условиях насыщенный кислородный уровень в растворе. Тренд PL вариации для различных ионных концентраций поэтому не обусловлен кислородным уровнем.

Заключение

Мы продемонстрировали стабильность и отклик PL от нанопроводов GaN, погруженных в различные виды кислотных растворов при вариации pH, соответствующей разной ионной концентрации, и в солевых растворах с фиксированным pH, но разными концентрациями. PL отклик измерялся и коррелировался с ионной концентрацией. В обоих типах растворов PL отклики от нанопроводов GaN были либо возрастающими, либо убывающими. В сравнении, PL отклики были относительно стабильными или слегка убывающими от пленок GaN. PL отклики были отличительными от нанопровода и пленки GaN, что результатировало из разных зонных структур их. Конкуренция изменения изгиба зон на поверхности и зарядового переноса на редокс-уровень в растворе рассматривалась, где нанопровод мог быть полностью обеднен из своей большой площади поверхности, но обедненная доля была мала и пренебрежима для пленок, где были лишь незначительные вариации интенсивности PL. Оказалось, что PL откликается на ионы вместо простого отклика на значения pH, так как отклик интенсивности PL в солевых растворах и растворах HX⁻ подтвердил результаты. Такое физическое взаимодействие не влияло на PL пики в кислотах и солях, тогда как был красный сдвиг PL, когда нанопроводы были в щелочном растворе, скажем NH₄OH, из-за химического травления нанопроводов. Мы показали, что PL имело обратимое взаимодействие с теми кислотными и солевыми растворами. Стабильный и обратимый PL отклик нанопроводов GaN в тех кислотных растворах позволяет потенциальное применение в таких суровых химических средах.

Доступность данных и материалов

Все данные, сгенерированные или проанализированные во время этого исследования, включены в эту опубликованную статью.

Аббревиатуры

PL:

Фотолюминесценция

HVPE:

Гидридная паровая фазовая эпитаксия

NH₃:

Аммиак

GaCl:

Хлорид галлия

He–Ca:

Гелий-кадмиевый

HCl:

Хлористоводородная кислота

H₃PO₄:

Фосфорная кислота

HNO₃:

Азотная кислота

CH₃COOH:

Уксусная кислота

CH₃COOK:

Ацетат калия

KNO₃:

Нитрат калия

KCl:

Хлорид калия

K₃PO₄:

Трифосфат калия

HBr:

Бромоводородная кислота

HI:

Йодистоводородная кислота

YL:

Желтая люминесценция

NH₄OH:

Раствор гидроксида аммония