Автореферат (1144190)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы исследованияНаиболее перспективной и промышленно освоенной областью примененияорганических полупроводниковых наноструктур являются светоизлучающие приборы ифотоприемники, основанные на нанокомпозитах. Органические солнечные элементы,несмотря на пока недостаточно высокий КПД (около 10-12 %), имеют много преимуществ:большая площадь, малый вес, возможность нанесения на гибкие подложки, простаятехнология и потенциально низкая себестоимость.

Развитие фотовольтаических структурна основе органических полупроводников и их композитов показывает высокие темпыроста по сравнению с другими типами солнечных батарей. Основой таких фотоэлементовявляются донорно-акцепторные смеси различных типов: низкомолекулярные, полимерные,органо-неорганические, с квантовыми точками (КТ) [1-4].Для эффективного разделения образующегося при поглощении фотона экситона награнице донорно-акцепторной смеси требуется обеспечить реализацию объемногогетероперехода или упорядоченной системы молекулярных комплексов. Изучениеоптических свойств, в частности фотолюминесценции (ФЛ), является одним из самыхинформативных методов получения данных о электронной структуре материалов; аисследование тушения люминесценции в композитах позволяет сделать выводы о миграцииэкситона и эффективности достижения носителями донорно-акцепторной границы раздела.В связи с расширяющейся областью применения устройств органическойоптоэлектроники, в том числе перспективой применения в космосе и работы в специальныхусловиях, встает вопрос о стабильности свойств органических компонент под действиемжесткого электромагнитного излучения, а также возможности модификации свойстворганических полупроводников путем воздействия излучения.

Взаимодействиеионизирующего излучения с веществом выражается в электронном возбуждении,электронной ионизации, что в органических материалах приводит к появлениювозбужденных молекул, ионов, свободных радикалов, разрыву или образованиюковалентных связей и , в присутствии кислорода, к возможному окислению фрагментов.При этом изменение свойств органических материалов под действием облучения можетпривести как к ухудшению значимых для применения параметров, так и к модернизациисвойств и появлению новых полезных характеристик. Малое сечение поглощенияорганических материалов, по сравнению с многими классическими полупроводниками,может обеспечить значительную стабильность некоторых соединений и структур квоздействию ионизирующего облучения.В настоящее время этот вопрос изучен недостаточно. В научных публикацияхимеются разрозненные данные о влиянии гамма-облучения на некоторые органическиеполупроводники - полимеры и отдельные низкомолекулярные компоненты [5 - 8], нополностью отсутствуют данные о воздействии гамма-излучения на органическиенанокомпозитные материалы, не изучен вопрос релаксации характеристик послеоблучения, действия больших доз гамма-излучения.Таким образом, исследование влияния ионизирующего излучения нафотолюминесценцию, стабильность свойств органических нанокомпозитных материалов ввиде тонких пленок, используемых для создания солнечных элементов, датчиков исветоизлучающих структур, является актуальной прикладной и фундаментальной научнойзадачей.Целью работы является получение новых данных о структуре, морфологииповерхности, оптических свойствах и электронной структуре основных типовнанокомпозитных тонких пленок, используемых в органических фотовольтаическихструктурах, и влияния на них рентгеновского и гамма-облучения.

Необходимо рассмотретьосновные типы органических нанокомпозитов, а именно: С60/CdTe, как типовой органонеорганических композит для солнечных приемников; тетрафенилпорфирин4цинка/фуллерен (ZnTPP/С60), как типовой низкомолекулярный композит с молекулярнымикомплексами; различные типы нанокомпозитов на основе сопряженного полимера MEHPPV с акцепторными примесями.В соответствии с обозначенными целями работы были поставлены следующиезадачи: получение тонких композитных пленок исследуемых материалов различногосостава методами вакуумного напыления (для низкомолекулярных композитов) и методомспин-коутинга для композитов на основе сопряженного полимера; исследованиеморфологии, состава и структуры полученных пленок; исследование спектральныхзависимостей фотолюминесценции до и после воздействия различных доз излучения,определение области стабильности нанокомпозитов к гамма-облучению; анализполученных результатов, теоретические и практические выводы.Научная новизнаВ результате проведенных исследований были получены результаты, являющиесяновыми.

В работе впервые показана стабильность пленок С60 и нанокомпозита C60/CdTe,под действием гамма- и рентгеновского излучения, изучены изменения спектральныхзависимостей фотолюминесценции, показана роль димеризации в появлениикоротковолновой полосы фотолюминесценции. Впервые показано влияние облучения нафотолюминесцентные свойства порфириновых тонких пленок и нанокомпозитных пленокна основе молекулярных комплексов ZnTPP/C60, определены пороговые дозы деградациифотолюминесценции, изучен эффект перестройки спектральной зависимостифотолюминесценции, построены модели центров безызлучательной рекомбинации.Впервые исследованы влияние гамма-излучения на интенсивность и спектральнуюзависимость фотолюминесценции нанокомпозитных материалов на основе сопряженногополимера MEH-PPV/C60, MEH-PPV/H2TPP, MEH-PPV/КТ(PbS), показана повышеннаястабильности нанокомпозитов к гамма-излучению; предложены модели, объясняющиеизменения характеристик под действием излучения.Практическая значимость работы заключается в определении областистабильности и характера изменения свойств нанокомпозитов, широко применяемых ворганической электронике, под действием жесткого ионизирующего облучения, анализеспособов улучшения эксплуатационных свойств и исследовании возможныхдеградационных процессов.

Теоретическая значимость работы связана с развитиемтеоретическихпредставленийоформированииспектральныхзависимостейфотолюминесценции нанокомпозитов различных типов и характере измененийспектральных зависимостей фотолюминесценции под действием жесткого излучения.Объекты и методы исследования Объектами исследования являлись тонкиепленкифуллеренаС60,органико-неорганическогокомпозитаС60/CdTe,низкомолекулярного органического композита ZnTPP/C60, композитов на основесопряженного полимера MEH-PPV и акцепторных примесей: мезо-тетрафенилпорфирина(H2TPP), С60, полупроводниковых квантовых точек PbS. Морфология поверхности,структура и состав образцов, электронная структура исследовались методами растровойэлектронноймикроскопии,рентгеновскогомикроанализа,ИК-спектроскопии,фотолюминесценции.

Облучение гамма-квантами производилось от источника 137Cs. Дляквантово-химических расчетов использовался метод теории функционала плотности (DFT).Основные положения, выносимые на защиту:1. Действие гамма-и рентгеновского облучения на пленки С60- и нанокомпозитовС60/CdTe приводит к появлению интенсивной полосы ФЛ в области 600-650 нм (21.9 эВ), что связано с появлением разрешенных синглетных излучательныхпереходов в результате фотополимеризации и фотоокисления С60.2. Гамма-облучение вплоть до доз 105 -107 Гр не приводит к изменению положенияполос в спектральной зависимости фотолюминесценции металлопорфирина ZnTPPи нанокомпозита ZnTPP/C60.

Падение интенсивности ФЛ в связи с появлениямицентров безызлучательной рекомбинации носит пороговый характер. Пороговая5доза для ZnTPP составляет 20 кГр, а для нанокомпозита ZnTPP/C60 увеличиваетсяпримерно в 2,5 раза, что связано с фотоиндуцированным переносом заряда на С60.3. Процессы тушения ФЛ в композитах MEH-PPV/С60 сильнее проявляются дляпленок на Si подложках по сравнению с ориентирующей подложкой слюды из-замолекулярного диспергирования компонент. Нанокомпозиты MEH-PPV/C60проявляют повышенную стойкость к гамма-излучению, что связано с быстрымразделением фотовозбужденного экситона.4.

При образовании нанокомпозита MEH-PPV/H2TPP спектральная зависимость ФЛкомпозита определяется порфириновой компонентой, а эффективное тушение ФЛполимера связано с переносом энергии по механизму Ферстера в композите.Стабильность фотолюминесцентных характеристик нанокомпозита на основе MEHPPV/H2TPP после гаммы облучения выше, чем полимерной матрицы, уменьшениеинтенсивности ФЛ восстанавливается в течении недели.5. Спектральная зависимость и интенсивность ФЛ нанокомпозита MEH-PPV/КТPbSмало изменяется под действием гамма-облучения до доз порядка 104 Гр.Достоверность. Достоверность полученных результатов обусловлена хорошейвоспроизводимостьюэкспериментальныхданных,применениемсовокупностисовременного высокоточного измерительного оборудования и откалиброванныхисточников, а также согласованностью полученных результатов с данными научныхпубликаций и с теоретическими моделями.Апробация работыОсновные результаты исследований докладывались на всероссийских имеждународных научных конференциях: Всероссийской мол.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации