Влияние фазового перехода в сверхтонких пленках жидких кристаллов на электрофизические и оптические свойства, страница 4

Это может приводить к обратномуснижению степени поляризации отраженного света после прохожденияфазового перехода (рис. 13).При переходе от ленгмюровской пленки к толстой «наливной» пленкемы замечаем (рис. 12, 14) снижение температуры фазового перехода на 5–7С. Такое изменение можно объяснить отсутствием в этом случаестабилизирующего влияния подложки на температуру фазового перехода,которое имеет место ввозрастаниясверхтонкой ленгмюровской пленке.

Отсутствиеинтенсивностиотраженногосветапослепрохождениясегнетоэлектрического фазового перехода в наливной пленке можетсвидетельствовать в пользу того, что в тонких наливных пленках мы имеемделоспереходомсмектикС*–изотропнаяжидкость,минуяжидкокристаллическую фазу смектика А. Этим же можно объяснитьотсутствиеуменьшениястепениполяризациипослетемпературы сегнетоэлектрического фазового перехода.18прохожденияВследующемразделебылопроведеносопоставлениеэлектрофизических и оптических свойств со структурой пленок.При оптических измерениях размер неоднородностей пленки непревышал десятой доли длины волны (рис.

3), и поэтому они не моглисказываться на полученных экспериментальных результатах. С этим жесвязано и то, что достаточно резкие изменения коэффициента диффузногоотражения и степени поляризации отраженного света, которые былиобнаружены в ходе этих измерений, происходят в диапазоне всего 10градусоввблизитемпературыфазовогоперехода.Величинаэтоготемпературного интервала значительно меньше, чем для электрофизическихи адсорбционных измерений.Приэлектрофизическихизмеренияхпленкапереноситсянаповерхность алюминия. Природный оксид алюминия состоит из двухпоследовательных слоев общей толщиной от 4 до 10 нм. Первый из нихкомпактный (максимальная толщина – 4 нм) и аморфный. Он образуетсясразу при контакте алюминия с воздухом и формируется очень быстро, занесколько миллисекунд, а скорость роста практически не зависит отфакторов внешней среды.

На слой этого оксида переносятся молекулыТДОБАМБЦЦ. Второй слой (пористый) нарастает сверху на первый. Еготолщина достигает своего конечного значения через недели, и даже месяцы,и зависит от физикохимических условий окружающей среды. Таким образом,в промежутках между каплями жидкокристаллического материала ростокисла мог продолжиться, в частности как результат взаимодействиянезащищенной поверхности электрода с жидкой средой ленгмюровскойванны. Поэтому пленки, полученные в разных условиях, различалисьтолщиной оксида алюминия. Более того, толщина оксида алюминия меняетсяв зависимости от времени, прошедшего от изготовления пленки.

Такимобразом, неудивительно, что данные, полученные электрофизическимиметодами на различных образцах, могут различаться.19Рассмотрим причины сравнительно слабого изменения электроемкостиисследованных структур при фазовом переходе. Во всех случаях наблюдалсявесьма незначительный рост электроемкости при фазовом переходе: менеечем на порядок для пленки толщиной в один монослой, в 2,5 раза – для 5монослоев и, наконец, всего на 20% – для 10 монослоев.

Из структурныхданныхследует,чтонаобразцеестьучастки,накоторыхжидкокристаллического вещества нет вообще. Образец можно представитькак совокупность параллельно включенных емкостей, часть из которыхзаполнена веществом, претерпевающим фазовый переход (конденсатор 1), ачасть нет (конденсатор 2). В конденсаторах второго типа диэлектрикомявляетсяоксидалюминия(болеетолстый,чемподостровкамиТДОБАМБЦЦ, поскольку состоит из двух разных слоев оксида алюминияобщей толщиной до 10 нм).

Конденсатор первого типа также имеет сложнуюструктуру, т.к. жидкокристаллический материал наносится на нижнийалюминиевый электрод, уже имеющий на поверхности тонкий слой оксида(аморфный слой толщиной до 4 нм). Таким образом, конденсатор 1 можнопредставитькаккомбинациюдвухпоследовательносоединенныхконденсаторов. Первый заполнен веществом ТДОБАМБЦЦ, второй аморфным слоем оксида алюминия. Резкое изменение электроемкостиконденсатора с ТДОБАМБЦЦ при фазовом переходе будет демпфироватьсяпоследовательно и параллельно включенными конденсаторами с оксидомалюминия в качестве диэлектрика, емкость которых не меняется.В заключение главы 3 приводятся общие выводы по результатам диссертационной работы:1.

Обнаружен структурный фазовый переход в сверхтонких пленкахТДОБАМБЦЦ. Температура фазового перехода зависела от числаслоев в пленке и не соответствовала температурам, наблюдаемым в«объемных» образцах жидких кристаллов.2. ВыявленыаномалииэлектроемкостисверхтонкихпленокТДОБАМБЦЦ в диапазоне температур 70-100ºС, указывающие на20то, что обнаруженный фазовый переход является переходомсегнетоэлектрик – параэлектрик. Показано, что в сверхтонкихпленках ТДОБАМБЦЦ существует сегнетоэлектрическая фаза,начиная с одного монослоя. Широкий температурный интервал, вкоторомпроисходитсегнетоэлектрическийфазовыйпереход,обусловлен неупорядоченностью исследованных пленок.3.

Зарегистрировано увеличение проводимости сверхтонкой пленкиТДОБАМБЦЦ, изготовленной по ленгмюровской технологии приадсорбции метанола (более чем на три порядка) и уменьшение еепроводимости при адсорбции йода (более чем на 4 порядка). Эффектувеличения проводимости при адсорбции метанола являетсяобратимым:черезчаспроводимостьвозвращаетсякпервоначальному состоянию. Было показано, что в пленкахТДОБАМБЦЦ наблюдается проводимость n–типа. При протеканиисегнетоэлектрического фазового перехода наблюдалось резкоеизменение проводимости пленки, связанное с изменением ееструктуры.4. Обнаружены аномалии интенсивности и степени поляризацииотражѐнного света, а также коэффициента поглощения света длясверхтонкихТДОБАМБЦЦ.пленокТДОБАМБЦЦПоказано,чтоиналивныхтемпературныепленокзависимостиинтенсивности света, диффузно отраженного от ленгмюровских иналивных пленок, имеют существенные отличия.

Обнаружено, чтотемпературные зависимости степени поляризации отраженногосвета на ленгмюровских и наливных пленках также имеетсущественныеотличия.Предположено,чтоаномалииинтенсивности и степени поляризации в сверхтонких пленкахсвязаны с протеканием структурного фазового перехода См С* - СмА.Вналивных пленках за21особенностивтемпературныхзависимостях интенсивности и степени поляризации отвечаетструктурное превращение См С* - изотропная жидкость.5.

Обнаружено совпадение температур, при которых наблюдаютсяаномалии в электрофизических, оптических и адсорбционныххарактеристиках образцов, обусловленное фазовым переходомсегнетоэлектрик-параэлектрик.6. ИсследованаморфологиясверхтонкихпленокТДОБАМБЦЦ,изготовленных по ленгмюровской технологии.Отсутствовалосплошное покрытие поверхности подложки веществом пленки.Проведен анализ всех экспериментальных результатов с учетомструктуры исследуемых образцов.Список работ, опубликованных по теме диссертации1.

Левшин Н.Л., Мартышов М.Н., Форш П.А., Хлыбов С.В., Юдин С.Г.Исследование влияния адсорбции молекул метанола и йода на проводимостьленгмюровских пленок жидкого кристалла ТДОБАМБЦЦ. // Вестник МГУ.Серия 3. Физика. Астрономия. 2010. Т. 65, №4. С. 89-91.2. Левшин Н.Л., Форш П.А., Хлыбов С.В., Юдин С.Г. Структурные фазовыепереходы в ленгмюровских пленках жидких кристаллов.

// Вестник МГУ.Серия 3. Физика. Астрономия. 2011. Т. 66, №1. С. 25-27.3. Зайцев В.Б., Левшин Н.Л., Хлыбов С.В., Юдин С.Г. Изменениеоптическихсвойств ленгмюровских плѐнок ТДОБАМБЦЦ при фазовом переходе. //Вестник МГУ. Серия 3. Физика. Астрономия. 2011. Т. 66, №1. С. 49-52.4.

Zaitsev V.B., Levshin N.L., Khlybov S.V., and Yudin S.G. Changes in adsorptionand optical properties of liquid crystal langmuir films at structural phase transition.// Crystallography Reports. 2012. V. 57, №. 7. P. 934–938.5. Зайцев В.Б., Левшин Н.Л., Хлыбов С.В., Юдин С.Г. Изменение оптических иэлектрофизических свойств ленгмюровских пленок жидких кристаллов присегнетоэлектрическом фазовом переходе. // Поверхность. Рентгеновские,синхротронные и нейтронные исследования.

2013. №1. С. 71-76.226. Хлыбов С.В. Исследование электрофизических свойств ленгмюровскихпленок, изготовленных на основе жидких кристаллов. // XVI Международнаяконференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов», секция«Физика», Москва – 2009.

Сборник тезисов. С. 24.7. ЛевшинН.Л.,ХлыбовС.В.,ЮдинС.Г.Адсорбционныесвойстваленгмюровских пленок жидких кристаллов. // XVII Конференция «Структураи динамика молекулярных систем», Яльчик - 2010. Сборник тезисов. С. 125.8. Левшин Н.Л., Мартышов М.Н., Форш П.А., Хлыбов С.В., Юдин С.Г.Изучение проводимости ленгмюровских пленок жидких кристаллов приадсорбции молекул метанола и йода. // XVII Конференция «Структура идинамика молекулярных систем», Яльчик - 2010. Сборник тезисов. С.

124.9. Зайцев В.Б., Левшин Н.Л., Хлыбов С.В., Юдин С.Г. Изменение оптическихсвойств ленгмюровских плѐнок ТДОБАМБЦЦ при фазовом переходе. // XVIIКонференция «Структура и динамика молекулярных систем», Яльчик - 2010.Сборник тезисов. С. 76.10. ЗайцевВ.Б.,ЛевшинН.Л.,ХлыбовС.В.,ЮдинС.Г.Изменениеадсорбционных и оптических свойств ленгмюровских плѐнок ТДОБАМБЦЦпри фазовом переходе.