Диссертация (1144191)
Текст из файла
2ОГЛАВЛЕНИЕСписок использованных сокращений4Введение5Глава1. Обзор литературы121.1. Свойства органических нанокомпозитных пленок и перспективы ихприменения в оптоэлектронике121.1.1. Нанокомпозитны на основе фуллерена С60151.1.2. Нанокомпозитны на основе порфиринов181.1.3. Нанокомпозитны на основе сопряженного полимера MEH-PPV 291.1.3.1. Нанокомпозиты на основе MEH-PPV/C60301.1.3.2. Нанокомпозиты MEH-PPV/H2TPP341.1.3.3. Нанокомпозиты MEH-PPV/ полупроводниковые КТ361.2. Основные представления о взаимодействии гамма-излученияс органическими материалами401.2.1. Взаимодействие гамма-излучения с фуллеренами и порфиринами431.2.2. Взаимодействие гамма-излучения с сопряженным полимером MEHPPV461.2.3.
Взаимодействие гамма-излучения с квантовыми точками49Глава 2 Методика эксперимента512.1. Методики получения тонких нанокомпозитных пленок512.2. Методики облучения образцов552.3. Методики исследования структуры и состава572.4. Методики исследования оптических свойств пленок.582.5. Квантово-химические расчеты.59Глава 3. Исследование влияния гамма-и рентгеновского излучения нананокомпозитные тонкие пленки С60/CdTe603.1.
Исследование морфологии и состава тонких пленок603.2. Исследование оптических свойств тонких пленок6233.3. Влияние гамма и рентгеновского излучения на спектральныезависимости фотолюминесценции тонких пленок С60/CdTe663.4. Выводы к главе 371Глава 4. Оптические свойства пленок ZnTPP и нанокомпозитных пленокна основе ZnTPP и С60 и влияние на них ионизирующего облучения 724.1.
Состав и структура пленок.724.2. Оптические характеристики порфириновых и нанкомпозитныхпорфирин-фуллереновых пленок и влияние на них ионизирующегоизлучения794.4. Выводы о влияния гамма-излучениянанокомпозитные пленки ZnTPP/С60напленкиZnTPP и89Глава 5. Фотолюминесценция нанокомпозитных пленок на основесопряженного полимера MEH-PPV и влияние на нее гамма-изучения 905.1.
Морфология тонких полимер-содержащих пленок905.2. Влияние гамма облучения на фотолюминесценцию тонких полимерныхпленок MEH-PPV915.3. Тушение фотолюминесценции в нанокомпозитных пленках MEHPPV/C60 и влияние на них гамма-облучения955.4. Влияние гамма-облучения на нанокомпозиты MEH-PPV/H2TPP1015.5. Влияние гамма-изучения на нанокомпозиты MEH-PPV- квантовыеточки PbS1115.6. Выводы о влиянии гамма-облучения на нанокомпозиты разных типовна основе сопряженного полимера MEH-PPV117Заключение119Список литературы1214Список использованных сокращенийZnTPP - 5, 10, 15,20-мезо-тетрафенилпорфирин цинка (C44H28N4Zn)H2TPP - 5, 10, 15, 20 мезо-тетрафенилпорфирин (C44H30N4)MEH-PPV - поли [2-метокси, 5-(2-этилгексилокси)-1, 4-фениленвинилен](C18H28O2)nКТ (Qd) - квантовые точкиФЛ - фотолюминисценцияITO - оксид индия-оловаКДБ - кремний с дырочной электропроводностью, легированный боромРЭМ - растровый электронный микроскопИК - инфракрасныеНПВО - нарушенного полного внутреннего отраженияКЗО - квазизамкнутый объем5ВВЕДЕНИЕАктуальность работыОрганическаяэлектроникакакальтернативаклассическойкремниевой электроники развивается опережающими темпами.
Наиболееперспективнойорганическихипромышленноосвоеннойполупроводниковыхобластьюнаноструктурпримененияявляютсясветоизлучающие приборы и фотоприемники. Органические солнечныеэлементы, несмотря на недостаточно высокий КПД (около 10-12%), имеютмного преимуществ, таких как большая площадь, малый вес, возможностьнанесения на гибкие подложки, простая технология и потенциально низкаясебестоимость. Поэтому развитие фотовольтаики на основе органическихполупроводников и их композитов показывает высокие темпы роста посравнению с другими типами солнечных батарей. Основой такихсолнечныхфотоэлементовявляютсядонорно-акцепторныесмеси(нанокомпозиты) различных типов (низкомолекулярные, полимерные,органо-неорганические, с квантовыми точками и т.д.
[1 - 3].Для эффективного разделения образующегося при поглощениикванта света экситона на границе донорно-акцепторной смеси требуетсяобеспечить реализацию объемного гетероперехода или упорядоченнойсистемы молекулярных комплексов. Изучение оптических свойств, вчастности фотолюминесценции, является одним из самых информативныхметодов получения информации о электронной структуре материалов,тушение люминесценции в нанокомпозитах позволяет сделать выводы омиграции экситона и эффективности достижения носителями донорноакцепторной границы раздела.В связи с расширяющейся областью применения устройстворганической оптоэлектроники, в том числе в том числе перспективойкосмических применений и работы в специальных условиях встает вопросо стабильности свойств органических компонент под действием жесткогооблучения.
С другой стороны, воздействие ионизирующего облучения6может привести к модификации свойств органических полупроводников внужном направлении, актуален и вопрос создания датчиков излучения наоснове органо-неорганических нанокомпозитов.Взаимодействие гамма-излучения с веществомвыражается вэлектронном возбуждении, электронной ионизации, что в органическихматериалах приводит к появлению возбужденных молекул, ионов,свободных радикалов, разрыву или образованию ковалентных связей и, вприсутствии кислорода, к возможному окислению фрагментов. При этомизменение свойств органических материалов под действием гаммаоблучения может вести как к ухудшению значимых для примененияпараметров, так и к модернизации свойств и появлению новых полезныххарактеристик. Малое сечение поглощения органических материалов, посравнениюсмногимиклассическимиполупроводниками,можетобеспечить значительную стабильность некоторых соединений и структур.Таким образом, исследование влияния различных видов ионизирующегооблучения,вособенностиимеющихбольшуюпроникающуюспособностью, на оптические свойства органических нанокомпозитов,используемыхдлясветоизлучающихсозданияструктурсолнечныхявляетсяэлементов,актуальнойдатчиковиприкладнойифундаментальной научной задачей.
К настоящему моменту этот вопросизучен слабо, в основном имеются разрозненные данные о влиянии гаммаоблучения на полимеры и отдельные низкомолекулярные компоненты [4].Цель и задачи исследованияЦелью работы является получение новых данных о структуре,морфологии поверхности, оптических свойствах и электронной структуреосновных типов нанокомпозитных тонких пленок, используемых ворганическихфотовольтаическихструктурах,ивлияниянанихрентгеновского и гамма-облучения.
Необходимо рассмотреть основныетипы органических нанокомпозитов, а именно: С60/CdTe, как типовойоргано-неорганическихкомпозитдлясолнечныхприемников;7тетрафенилпорфиринцинка/фуллерен(ZnTPP/С60),кактиповойнизкомолекулярный композит с молекулярными комплексами; различныетипы нанокомпозитов на основе сопряженного полимера MEH-PPV сакцепторными примесями.В соответствии с обозначенными целями работы были поставленыследующие задачи: получение тонких композитных пленок исследуемыхматериалов различного состава методами вакуумного напыления (длянизкомолекулярных композитов) и методом спин-коутинга для композитовна основе сопряженного полимера; исследование морфологии, состава иструктуры полученных пленок; исследование спектральных зависимостейфотолюминесценции до и после воздействия различных доз излучения,определение области стабильности характеристик нанокомпозитов кгамма-облучению; анализ полученных результатов, теоретические ипрактические выводы.Научная новизнаВ результате проведенных исследований были получены результаты,являющиеся новыми.
В работе впервые показана стабильность пленок С 60и нанокомпозита C60/CdTe под действием гамма- и рентгеновскогоизлучения,изученыфотолюминесценции,измененияпоказанаспектральныхрольдимеризациизависимостейвпоявлениикоротковолновой полосы фотолюминесценции. Впервые показано влияниеоблучения на фотолюминесцентные свойства порфириновых тонкихпленок и нанокомпозитных пленок на основе молекулярных комплексовZnTPP/C60, определены пороговые дозы деградации фотолюминесценции,изученэффектперестройкиспектральнойзависимостифотолюминесценции, построены модели центров безызлучательнойрекомбинации.
Впервые исследованы влияние гамма-излучения наинтенсивностьиспектральнуюзависимостьфотолюминесценциинанокомпозитных материалов на основе сопряженного полимера MEHPPV/C60, MEH-PPV/H2TPP, MEH-PPV/КТ PbS, показана повышенная8стабильности нанокомпозитов к гамма-излучению; предложены модели,объясняющие изменения характеристик под действием излучения.Практическая значимость работы заключается в определенииобласти стабильности и характера изменения свойств нанокомпозитов,широко применяемых в органической электронике, под действиемжесткого ионизирующего облучения, анализе способов улучшенияэксплуатационных свойств и исследовании возможных деградационныхпроцессов.Теоретическаязначимостьработысвязанасразвитиемтеоретических представлений о формировании спектральных зависимостейфотолюминесценции нанокомпозитов различных типов и характереизмененийспектральныхзависимостейфотолюминесценцииподдействием жесткого излучения.Объекты и методы исследования Объектами исследованияявлялись тонкие пленки фуллерена С60, органико-неорганическогокомпозита С60/CdTe, низкомолекулярногоорганическогокомпозитаZnTPP/C60, композитов на основе сопряженного полимера MEH-PPV иакцепторныхпримесей:мезо-тетрафенилпорфирина(H2TPP),С60,полупроводниковых квантовых точек PbS.
Морфология поверхности,структура и состав образцов, электронная структура исследовалисьметодамирастровоймикроанализа,электроннойИК-спектроскопии,микроскопии,рентгеновскогофотолюминесценции.гамма-квантами производилось от источника137ОблучениеCs. Для квантово-химических расчетов использовался метод теории функционала плотности(DFT).Основные положения, выносимые на защиту:1. Действие гамма-и рентгеновского облучения на пленки С60- инанокомпозитов С60/CdTe приводит к появлению интенсивнойполосы ФЛ в области 600-650 нм (2,1-1.9 эВ), что связано с9появлением разрешенных синглетных излучательных переходов врезультате фотополимеризации и фотоокисления С60.2. Гамма-облучение вплоть до доз 105 -107 Гр не приводит к изменениюположения полос в спектральной зависимости фотолюминесценцииметаллопорфирина ZnTPP и нанокомпозита ZnTPP/C60.
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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
