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Theoretische und methodische Aspekte 18
asymmetrischen Bindungsverhältnisse der Oberflächenatome oder durch
ungesättigte Bindungen (engl.: dangling bonds). Störstellen in den Nanokristallen
können zudem auch in Form von Fehlstellen oder Fremdatomen auf Gitterplätzen
und auf Zwischengitterplätzen auftreten (engl.: deep traps). Diese Defekte führen
durch das „Auffangen“ des Ladungsträgers zu dessen strahlungsloser Rekombi-
nation oder Emission unterhalb der Bandlücke. Eine Möglichkeit, um die Stör-
stellen auf der Oberfläche zu neutralisieren ist, diese mit Hilfe stabilisierender
Liganden zu sättigen. So verhindern Trioctylphosphinoxid und Trioctylphosphin,
die als Reaktionsmedien bei der Quantenpunkt-Herstellung eingesetzt werden,
nicht nur ein unkontrolliertes Wachstum und eine Agglomeration der Partikel
(s. Kap. 2.2.1), sondern sie neutralisieren zudem auch ungesättigten Bindungen
an der Partikeloberfläche und führen somit zu einer weiteren Verbesserung der
Fluoreszenzeigenschaften. Zahlreiche Untersuchungen haben dabei gezeigt, dass
TOPO durch den Sauerstoff an die Cd-Oberflächenatome und TOP an die Se-
Atome koordiniert. 58,65 Dabei hängt die Dichte der Liganden-Belegung von der
Partikelgröße bzw. -krümmung ab. Beispielsweise liegt die Oberflächenbedeckung
bei einem Quantenpunkt mit einem Radius von 1.8 nm bei 55%, wobei 70% davon
TOPO sind. 55 Die Bindung vom Stabilisator zur Partikeloberfläche hat einen
dynamischen Charakter. So können Liganden z. B. durch Waschen mit verschie-
denen organischen Lösungsmitteln zur Reinigung der Partikel von der Oberfläche
abgewaschen werden. Eine Abnahme der Oberflächenbedeckung unter 50% kann
zu einer Senkung der Fluoreszenzintensität und sogar zu einer Aggregation der
Partikel führen. 65 Um stabile Halbleiter-Nanopartikel mit hoher Fluoreszenz-
quantenausbeute zu erhalten, muss man deshalb deren Oberfläche durch
geeignete Stabilisatoren dauerhaft modifizieren, so dass möglichst wenig Defekte
innerhalb der Bandlücke auftreten können.
2.3 Kern-Schale Halbleiter-Nanopartikel
Eine andere Möglichkeit, um Oberflächendefekte zu minimieren, ist das
epitaktische Aufwachsen einer kristallinen Schale aus einem geeigneten Material
auf den Kern. Beispiele für solche II-VI-Kern-Schale Systeme sind Nanokristalle