Theory of transient spectroscopy of multiple quantum well structures

A theory of the transient spectroscopy of quantum well (QW) structures under a large applied bias is presented. An analytical model of the initial part of the transient current is proposed. The time constant of the transient current depends not only on the emission rate from the QWs, as is usually assumed, but also on the subsequent carrier transport across QWs. Numerical simulation was used to confirm the validity of the proposed model, and to study the transient current on a larger time scale. It is shown that the transient current is influenced by the nonuniform distribution of the electric field and related effects, which results in a step-like behavior of the current. A procedure of extraction of the QW emission time from the transient spectroscopy experiments is suggested.Comment: 5 pages, 4 figures, to be published in J. Appl. Phy

Strong electron correlations in cobalt valence tautomers

We have examined cobalt based valence tautomer molecules such as Co(SQ)$_2$(phen) using density functional theory (DFT) and variational configuration interaction (VCI) approaches based upon a model Hamiltonian. Our DFT results extend earlier work by finding a reduced total energy gap (order 0.6 eV) between high temperature and low temperature states when we fully relax the coordinates (relative to experimental ones). Futhermore we demonstrate that the charge transfer picture based upon formal valence arguments succeeds qualitatively while failing quantitatively due to strong covalency between the Co 3$d$ orbitals and ligand $p$ orbitals. With the VCI approach, we argue that the high temperature, high spin phase is strongly mixed valent, with about 30 % admixture of Co(III) into the predominantly Co(II) ground state. We confirm this mixed valence through a fit to the XANES spectra. Moreover, the strong electron correlations of the mixed valent phase provide an energy lowering of about 0.2-0.3 eV of the high temperature phase relative to the low temperature one. Finally, we use the domain model to account for the extraordinarily large entropy and enthalpy values associated with the transition.Comment: 10 pages, 4 figures, submitted to J. Chem. Phy

Single-particle states in spherical Si/SiO2_2 quantum dots

We calculate ground and excited electron and hole levels in spherical Si quantum dots inside SiO$_2$ in a multiband effective mass approximation. Luttinger Hamiltonian is used for holes and the strong anisotropy of the conduction electron effective mass in Si is taken into account. As boundary conditions for electron and hole wave functions we use continuity of the wave functions and the velocity density at the boundary of the quantum dots.Comment: 8 pages, 5 figure

ВОЗМОЖНОСТИ И ОГРАНИЧЕНИЯ ПРЯМОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОЛОВА МЕТОДАМИ СПЕКТРОМЕТРИИ С ИНДУКТИВНО-СВЯЗАННОЙ ПЛАЗМОЙ В ВОДАХ АЗОВСКОГО И ЧЕРНОГО МОРЕЙ

The current study discussed the capabilities and limitations of tin direct determination in the waters of the Black and Azov Seas using the ICP-MS and ICP-AES methods without the separation and concentration of the analyte. The conditions for the analysis of waters, the influence of dilution and matrix components on the results of the analysis were established. As the salinity of the seawater increased, the slope of the calibration curve decreased, regardless of the detection method used. The leveling of the matrix effect of seawater on the analytical signal of tin was achieved by diluting the sample up to 100 times. A significant decrease in the analytical signal of tin was observed on the samples of seawater characterized by the high salinity. These methods allowed determining tin at the concentrations ranging from 0.33 μg/dm3 (ICP-MS), 0.37 μg/dm3 (ICP-AES) to 5 μg/dm3 in natural (fresh) water or seawater with low salinity level according to the calibration curve of the deionized water. For ICP-MS and ICP-AES determination of tin in seawater with the salinity level above 6‰ and tin concentration of more than 5 μg/dm3, it was required to use the calibration dependence constructed on the model seawater considering the salinity of the object. The studies have shown that the content of tin in the Kuban River is 0.13 μg/dm3. In the Sea of Azov, the concentration of tin in the water, depending on the sampling site, was less than 0.33 μg/dm3 (Taman) and 1.8 μg/dm3 (Temryuk, commercial port). In the Black Sea, the concentration of tin in the seawater samples from Novorossiysk city was higher and ranged from 0.55 μg/dm3 (embankment) to 1.5 μg/dm3 (seaport) and 2.1 μg/dm3 (grain terminal).Key words: tin, seawater, inductively coupled plasma atomic emission spectrometry, inductively coupled plasma mass spectrometry, matrix interference DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2021.25.2.007D.D. Abakumova, Z.A. Temerdashev, P.G. AbakumovKuban State University, Stavropolskaya st., 149, Krasnodar, 350055,Russian FederationВ работе обсуждаются возможности и ограничения ИСП-МС и ИСП-АЭС определения олова в водах Черного и Азовского морей без предварительного разделения и концентрирования аналита. Установлены условия анализа вод, влияние разбавления и матричных компонентов на результаты анализа. С повышением солености морской воды снижался наклон градуировочного графика вне зависимости от используемого метода детектирования. На образцах морской воды, характеризующихся высокой минерализацией, наблюдали значительное снижение аналитического сигнала олова. Нивелирование матричного влияния морской воды на аналитический сигнал олова достигали разбавлением образца до 100 раз. Методы позволяют определять олово при концентрациях от 0.33 мкг/дм3 (ИСП-МС), 0.37 мкг/дм3 (ИСП-АЭС) до 5 мкг/дм3 в природной (пресной) воде или морской воде с низким уровнем солености по градуировочному графику на деионизованной воде. Для ИСП-МС и ИСП-АЭС определения олова в морской воде с уровнем солености выше 6 ‰ при концентрации олова более 5 мкг/дм3 требуется использование градуировочной зависимости, построенной  на модельной морской воде с учетом солености объекта. Проведенные исследования показали, что содержание олова в реке Кубань составляет 0.13 мкг/дм3. В Азовском море концентрация олова в воде, в зависимости от места отбора проб, составила менее 0.33 мкг/дм3 (г. Тамань) и 1.8 мкг/дм3 (г. Темрюк, торговый порт). В Черном море концентрация олова в образцах морской воды, отобранной в г. Новороссийске, выше и колебалась от 0.55 мкг/дм3 (набережная) до 1.5 мкг/дм3 (морской порт) и 2.1 мкг/дм3 (зерновой терминал).Ключевые слова: олово, морская вода, атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой, масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой, матричные помехи DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2021.25.2.00

ИСП-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММАРНОГО СОДЕРЖАНИЯ ОЛОВА В ВОДАХ АЗОВСКОГО И ЧЕРНОГО МОРЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕХНИКИ ГЕНЕРАЦИИ ГИДРИДОВ

The current paper considers the possibility of determining the total tin content in the waters of the Azov and Black seas using the hydride generation technique. The conditions for the generation of tin hydrides were optimized for the subsequent determination by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES) and inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). When studying the matrix effect of the components, it was found that the transition metals Ni2+, Co2+, Cu2+, and Fe3+ reduce the analytical signal of tin. The possibility of leveling the influence of transition metals by various binding masking agents (L-cysteine, EDTA, tartaric acid, potassium iodide and thiocarbamide), of which L-cysteine showed the greatest efficiency, was studied. Under the optimized analysis conditions, the limits for the determination of inorganic tin in the model waters were established, which, regardless of the salinity level, were 0.05 and 0.03 μg/dm3 for ICP-AES and ICP-MS, respectively. The possibility of determining tin in waters using the hydride generation technique, when the analyte was present in the form of organotin compounds, was evaluated. It has been shown that for the ICP spectrometric determination of the analyte with the generation of hydrides in water containing organotin compounds, microwave mineralization of the samples was required. The satisfactory convergence of the analyses’ results was observed when determining the total content of tin in sea waters in the concentration ranges of 0.05–2.00 and 0.03–2.00 μg/dm3 for ICP-AES and ICP-MS, respectively. The developed methods were used to determine tin in the waters of the Azov and Black seas; the total analyte content in them was 0.15 and 0.23 μg/dm3­, respectively.Keywords: hydride generation, tin, organotin compounds, sea water, inductively coupled plasma atomic emission spectrometry, inductively coupled plasma mass spectrometry, microwave mineralizationDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2022.26.2.002Z.A. Temerdashev, P.G. Abakumov, D.D. Abakumova Kuban State University, Stavropolskaya st., 149, Krasnodar, 350055, Russian FederationРассмотрена возможность определения суммарного содержания олова в водах Азовского и Черного морей с использованием техники генерации гидридов. Проведена оптимизация условий генерации гидридов олова для последующего определения методами атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-АЭС) и масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС). При изучении матричного влияния компонентов установлено, что переходные металлы Ni2+, Co2+, Cu2+ и Fe3+ снижают аналитический сигнал олова. Изучена возможность нивелирования влияния переходных металлов различными связывающими маскирующими агентами (L-цистеином, ЭДТА, винной кислотой, иодидом калия и тиокарбамидом), из которых наибольшую эффективность показал L-цистеин. В оптимизированных условиях анализа установлены пределы определения неорганического олова в модельных водах, составившие вне зависимости от уровня солености 0.05 и 0.03 мкг/дм3 для ИСП-АЭС и ИСП-МС, соответственно. Оценена возможность определения олова в водах с применением техники генерации гидридов, когда аналит присутствует в форме оловоорганических соединений. Показано, что для ИСП-спектрометрического определения аналита с генерацией гидридов в воде, содержащей оловоорганические соединения, требуется СВЧ-минерализация образцов. Удовлетворительную сходимость результатов анализов наблюдали при определении суммарного содержания олова в морских водах в диапазонах концентраций 0.05-2.00 и 0.03-2.00 мкг/дм3 для ИСП-АЭС и ИСП-МС, соответственно. Разработанные методики применили при определении олова в водах Азовского и Черного морей, суммарные содержания аналита в них составили 0.15 и 0.23 мкг/дм3, соответственно.Ключевые слова: генерация гидридов, олово, оловоорганические соединения, морская вода, атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой, масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой, СВЧ-минерализацияDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2022.26.2.00

ИСП-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММАРНОГО СОДЕРЖАНИЯ ОЛОВА В ВОДАХ АЗОВСКОГО И ЧЕРНОГО МОРЕЙ

The paper considers the possibility of determining the total content of tin in various forms of presence in the waters of the Azov and Black Seas, which differ in salinity. Organotin compounds, when present in waters, interfere with the determination of inorganic forms of tin by direct injection by ICP spectrometry. It is shown that before determining the total content of tin in various forms of presence in waters with organotin compounds, microwave mineralization of the analyzed samples is required, under which a quantitative conversion to the inorganic form of tin is ensured. The highest efficiency of decomposition of water samples was achieved using oxidizing mixtures based on nitric acid (5.0 см3 HNO3; 4.0 см3 HNO3 + 1.0 см3 HCl и 3.0 см3 HNO3 + 2.0 см3 H2О2). Limits for the determination of tin (LOQSn) in solutions prepared in deionized and model sea waters with different salinities have been established. According to the proposed scheme of analysis for ICP-AES, the LOQSn values in water samples from the Azov and Black Seas were 0.40 and 0.47 µg/dm3, respectively, with direct injection of the sample. In the ICP-MS determination of LOQSn also increases with increasing water salinity and ranges from 0.03 (deionized water) to 0.45 μg/dm3 (model sea water with a salinity of 18 ‰). The developed scheme of analysis made it possible to determine the total content of tin, considering all forms of its presence in sea waters. Satisfactory convergence of the results of analyzes after microwave mineralization of waters is observed for ICP-AES determination of the total tin content in the range from 0.45 to 10.0 μg/dm3, and for ICP-MS in the range from 0.40 to 5.00 μg/dm3. In the analyzed water samples of the Azov and Black Seas, the total tin content was found to be 0.20 and 0.23 µg/dm3, respectively.Keywords: tin, organotin compounds, sea water, inductively coupled plasma atomic emission spectrometry, inductively coupled plasma mass spectrometry, microwave mineralization DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2022.26.1.009Z.A. Temerdashev, P.G. Abakumov, D.D. Abakumova Kuban State University, Stavropolskaya st., 149, Krasnodar, 350055, Russian FederationВ работе рассмотрена возможность определения суммарного содержания олова в различных формах нахождения в водах Азовского и Черного морей, отличающихся по солености. Оловоорганические соединения при наличии в водах мешают определению неорганических форм олова прямым вводом методами ИСП-спектрометрии. Показано, что перед определением суммарного содержания олова в различных формах нахождения в водах с оловоорганическими соединениями требуется СВЧ-минерализация анализируемых образцов, в условиях которой обеспечивается количественный перевод в неорганическую форму олова. Наибольшую эффективность разложения образцов воды достигали при использовании окислительных смесей на основе азотной кислоты (5.0 см3 HNO3; 4.0 см3 HNO3 + 1.0 см3 HCl и 3.0 см3 HNO3 + 2.0 см3 H2О2). Установлены пределы определения олова (ПОSn) в растворах, приготовленных на деионизованной и модельных морских водах с различной соленостью. Значения ПОSn по предложенной схеме анализа для ИСП-АЭС в образцах вод Азовского и Черного морей при прямом вводе пробы составили 0.40 и 0.47 мкг/дм3, соответственно. При ИСП-МС определении ПОSn также повышается с ростом минерализации воды и колеблется от 0.03 (деионизованная вода) до 0.45 мкг/дм3 (модельная морская вода с соленостью 18 ‰). Разработанная схема анализа позволила определять суммарное содержание олова с учетом всех форм его нахождения в морских водах. Удовлетворительная сходимость результатов анализов после СВЧ-минерализации вод наблюдается при ИСП-АЭС определении суммарного содержания олова в диапазоне от 0.45 до 10.0 мкг/дм3, а для ИСП-МС в диапазоне от 0.40 до 5.00 мкг/дм3. В проанализированных образцах вод Азовского и Черного морей установили суммарные содержания олова, составившие 0.20 и 0.23 мкг/дм3, соответственно.Ключевые слова: олово, оловоорганические соединения, морская вода, атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой, масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой, СВЧ-минерализация DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2022.26.1.00

Temperature influence on the properties of thin Si₃N₄ films

Applying Raman spectroscopy, small-angle x-ray scattering, and atomic force microscopy it were studied phase composition and surface morphology of nanoscale films Si₃N₄ (obtained by RF magnetron sputtering

Mechanisms of Manganese-Assisted Nonradiative Recombination in Cd(Mn)Se/Zn(Mn)Se Quantum Dots

Mechanisms of nonradiative recombination of electron-hole complexes in Cd(Mn)Se/Zn(Mn)Se quantum dots accompanied by interconfigurational excitations of Mn$^{2+}$ ions are analyzed within the framework of single electron model of deep {\it 3d}-levels in semiconductors. In addition to the mechanisms caused by Coulomb and exchange interactions, which are related because of the Pauli principle, another mechanism due to {\it sp-d} mixing is considered. It is shown that the Coulomb mechanism reduces to long-range dipole-dipole energy transfer from photoexcited quantum dots to Mn$^{2+}$ ions. The recombination due to the Coulomb mechanism is allowed for any states of Mn$^{2+}$ ions and {\it e-h} complexes. In contrast, short-range exchange and ${\it sp-d}$ recombinations are subject to spin selection rules, which are the result of strong {\it lh-hh} splitting of hole states in quantum dots. Estimates show that efficiency of the {\it sp-d} mechanism can considerably exceed that of the Coulomb mechanism. The phonon-assisted recombination and processes involving upper excited states of Mn$^{2+}$ ions are studied. The increase in PL intensity of an ensemble of quantum dots in a magnetic field perpendicular to the sample growth plane observed earlier is analyzed as a possible manifestation of the spin-dependent recombination.Comment: 14 pages, 2 figure

Anomalous electric conductions in KSbO3-type metallic rhenium oxides

Single crystals of KSbO3-type rhenium oxides, La4Re6O$19, Pb6Re6O19, Sr2Re3O9 and Bi3Re3O11, were synthesized by a hydrothermal method. Their crystal structures can be regarded as a network of three-dimensional orthogonal-dimer lattice of edge-shared ReO6 octahedra. All of them exhibit small magnitude of Pauli paramagnetism, indicating metallic electronic states without strong electron correlations. The resistivity of these rhenates, except Bi3Re3O11, have a temperature dependence of$rho(T)=\rho_{0}+AT^{n}$$(n \approx 1.6)$ in a wide temperature range between 5 K and 300 K, which is extraordinary for three-dimensional metals without strong electron correlations. The resistivity of Bi3Re3O11 shows an anomaly around at 50 K, where the magnetic susceptibility also detects a deviation from ordinary Pauli paramagnetism.Comment: 13 pages, 7 figures. J. Phys. Soc. Japan, in pres

Spin-orbit terms in multi-subband electron systems: A bridge between bulk and two-dimensional Hamiltonians

We analyze the spin-orbit terms in multi-subband quasi-two-dimensional electron systems, and how they descend from the bulk Hamiltonian of the conduction band. Measurements of spin-orbit terms in one subband alone are shown to give incomplete information on the spin-orbit Hamiltonian of the system. They should be complemented by measurements of inter-subband spin-orbit matrix elements. Tuning electron energy levels with a quantizing magnetic field is proposed as an experimental approach to this problem.Comment: Typos noticed in the published version have been corrected and several references added. Published in the special issue of Semiconductors in memory of V.I. Pere