Главная » Просмотр файлов » Диссертация

Диссертация (1144191), страница 3

Файл №1144191 Диссертация (Оптические свойства органических нанокомпозитных пленок и влияние на них ионизирующего облучения) 3 страницаДиссертация (1144191) страница 32019-06-23СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Ранее было показано, чтонанокомпозитные материалы основе С60/A2B6проявляютсильныйфотовольтаический эффект [27] и склонны к образованию хорошосамоорганизованных наноструктур [28]. Неорганические структуры наоснове A2B6 хорошо изучены и распространены в солнечной энергетике[29]. Такие нанокомпозиты могут дать расширенную область спектральнойчувствительности и повышенную эффективность солнечных элементов,методы получения и структура нанокомпозитных наноструктурированныхматериалов С60/A2B6 активно исследуются [22, 30].В работах [31, 32] рассмотрены нанокомпозиты на основе С60 и СdS.Показан простой технологичный метод создания бинарной системыматериалов. Установлено, что в смеси материалов происходит эффективноеразделение и перенос фотовозбужденных носителей заряда, отмечено17уменьшение деградационных процессов (фото-коррозии) смеси посравнению с чистым материалом CdS (рис.

2).Рис.2. Спектры излучения ФЛ образцов CdS и 0.4 C60 / CdS. [32]Нанокомпозитные структуры созданные на основе фуллерена, в которыхиспользуетсяконцепцияобъёмногогетероперехода,могутиметьвнутреннюю квантовую эффективность близкой к 100% [32].Исследованиегетеропереходаизнаноструктурированныхматериалов на основе фуллерена и неорганических донорных включенийявляется актуальной задачей.181.1.2. Нанокомпозиты на основе порфириновПорфирины, являющиеся производными порфина C20H14N4, и ихметаллокомплексы (рис.

3) являются органическими полупроводниками,широко применяемыми в оптоэлектронике. Сильное поглощение ввидимой области спектра, люминесцентные свойства порфирина могутиспользоватьсявустройствах,обладающихоптическойпамятью.Сочетание различных органических материалов с порфиринами позволяетсоздавать донорно-акцепторные комплексы, молекулярные и объемныегетеропереходы, в том числе системы искусственного фотосинтеза,солнечные приемники на нековалентно связанных комплексах на основепорфирина и фуллерена С60 [33, 34], а также используемые в биомедицинемаркеры [35].Рис.3.

Схематическое обозначение порфирина и его металлокомплексов [36]Молекула состоит из четырех пиррольных колец (пиролл ароматическийпятичленныйазотистыйгетероцикл),соединённыхметиновыми мостиками, и представляет из себя макроциклическуюструктуру с большой степенью π-сопряжения. Средние расстояния и углысвязи в макроцикле порфина приведены на рис. 4.19Порфирин,свободным.Внеимеющийатомаметаллокомплексныхметалла,принятосоединенияхназыватьвцентрететрапиррольного макроцикла два атома водорода замещены на ионметалла (рис 3). Металлопорфирины играют основную роль в процессахфотосинтеза (металлопорфирины с Mg), являются основой простетическойгруппыгемоглобина.Порфириниегопроизводныемогутвзаимодействовать с фуллереном С60 [33], образуя различные ковалентно инековалентно связанные супрамолекулярные структуры, молекулярные идонорно-акцепторные комплексы.Рис.4.

Средние расстояния и углы связи в макроцикле порфина [37]Свойства таких соединений могут быть оптимизированы путем заменыцентрального атома металла, а также периферийных заместителей.Молекула производных порфирина является трехмерной, например, для5,10,15,20-мезотетрафенилпорфирина (Н2ТТР) (рис. 5,б) фенильные кольцаповернуты под углом 90° к плоскости макроцикла.20Рис.5. (a) Структура и периферийные положения атомов в макроцикле порфина (H2P) и(б) структура 5, 10, 15,20-мезотетрафенилпорфирина (Н2ТТР) [38]От ориентации данных молекул зависят свойства макрообъекта,содержащегоразличныепорфирины.Например,проводимостьпорфириновых твердотельных структур связана с величиной перекрытия электронных подсистем соседних молекул, и определяется конформациейи структурой пленок [39].

Энергетически неравноценные формы молекул,переходящие друг в друга в результате внутреннего вращения, без разрывахимических связей, называют конформациями, а изменение формымолекул, происходящее в результате внутреннего вращения, называетсяконформационным превращением. У каждой молекулы существуютустойчивые и неустойчивые конформации, а также промежуточные междуними формы (см.

рис 6).В работе [39] исследовали электрическую проводимость на двухтипах порфириновых массивов: непосредственно связанная структурапорфирина Zn (II), состоящая из 48 Zn (II) порфириновых групп (Z48), идругой тип - полностью плоские ленточные формы порфириновых матрицZn (II), состоящие из восьми Zn (II) порфириновых единиц (Т8).Полученные данные для Z48 демонстрировали диодное поведение21проводимости структуры и гистерезис в зависимости от направленияразвертки напряжения. С другой стороны, ВАХ для структуры T8 почтисимметрична без гистерезиса, что приводит к большей проводимости именьшей ширине запрещенной зоны.

Эти результаты показывают, чтоболее сильное π-электронное сопряжение в T8 по сравнению с Z48приводит к лучшей электрической проводимости.Рис. 6. Схематическое изображение зависимости электрической проводимости отконформации структуры металлопорфириновых образцов [39]Основные сведения об оптических свойствах классов порфиринов иих связи со структурой изложены в фундаментальных работах [40, 41].Отметим, что спектры поглощения порфиринов в видимой области имеютчетыре слабые, сравнительно узкие полосы (Q-полосы), отстоящие друг отдруга на примерно равные интервалы. На границе между ультрафиолетовойи видимой областью порфирины имеют очень интенсивную узкую полосупоглощения,обычноназываемуюполосойСоре.Характерныйэлектронный спектр поглощения для H2TPP и ZnTPP представлен на рис.

7.Существуют теоретические модели, позволяющие осуществлять расчётэлектронных спектров порфиринов и их производных [43].22Рис.7. Спектр поглощения порфиринов а) H2TPP и б) ZnTPP [42]Принято классифицировать полосы поглощения следующим образом(рис.8): I - электронный переход А1g → B3u, III - электронный переход А1g→ B2u, полоса Соре – электронный переход А1g → Eu.

Полосы II и IVсоответствуют поглощению с основного состояния А1g на электронно –колебательные подуровни А1g → В2u и А1g → В3u (то есть это колебательныеспутники линий I и III). Классификация порфиринов по электроннымспектрам поглощения, действующая в настоящее время, была введенаШтерном [44].Рис. 8. Схема энергетических уровней порфиринового макроцикла Н2Р (симметрияD2h) и H4P2+ (симметрия D4h)23У порфиринов с различными заместителями полосы поглощения имеютразнуюотносительнуюинтенсивность,инаблюдаютсяразныеспектральные типы: «этиотип», «родотип» и «филлотип» [40], см.

рис. 9.Рис. 9. Различные типы спектров поглощения порфириновВ работе [45] исследованы спектры поглощения и флуоресценцииразличных порфириновых соединений в растворе тетрагидрофурана(рис.10). Показано, что в целом спектр порфирина стабилен и слабо зависитот различных боковых заместителей.24Рис. 10. Молекулярные соединения ди- и тетрафенилфорфиринов, изученных в работе[45]25Рис. 11.

Типичные спектры поглощения и флуоресценции соединений в растворететрагидрофурана. Номера соединений (1-5) соответствуют структурам, приведеннымна рис. 10 [45]В работе [46] приведены спектры излучения H2TPP при разныхтемпературах. На спектральных зависимостях, полученных при низкихтемпературах, выявляется пик, связанный с фосфоресценцией образцов(рис.12).26Рис. 12.

Спектры долгоживущего излучения Н2ТРР при температурах, К: 1 – 298, 2 –220, 3 – 150, 4 – 77 [46]Порфирины и их производные являются перспективным материаломдля различных применений в фотовальтанике [47]. В работе [48] показано,что солнечные элементы, сенсибилизированные красителями на основепорфиринов, получили широкое распространение в последние годы. Ониявляются гибким дешевым инструментом, позволяющим создаватьсолнечные элементы с КПД до 13%. В работе [49] авторы синтезировалиразличные порфириновые димеры, которые были агрегированы наповерхности наночастиц TiO2. Была смоделирована возможность созданиякрупных объектов для эффективного преобразования солнечной энергии.Авторы работы [50] исследовали оптические свойства тонкой пленки5,10,15,20-тетрафенилпорфирина(H2TPP),полученнойметодомвакуумного напыления на пленку nylon-11, которая также была полученыметодом вакуумного напыления.

Показано, что термообработка вызываетмолекулярную перестройку получаемого комплекса. На рис. 13 приведена27время-разрешенная флуоресценция пленки H2TPP, которая показываетразное время спада интенсивности ФЛ для электронного и электронноколебательного переходов.Рис. 13. Время разрешенный 3D-спектр флуоресценции вакуум-осажденной пленкиH2TPP на кварце [50]В работе [51] были исследованы пленки металлопорфирина ZnTPP,полученные методом термического испарения в вакууме и исследовановлияние отжига на оптические и структурные свойства пленок.

Былопоказано, что отжиг пленок ZnTPP при 473 К в течение 2 часовувеличиваетсякоэффициентпоглощенияповсемуспектральномудиапазону и вызывает значительное уширение полос поглощения.Наблюдаемое небольшое красное смещение Q-полос, указывает наувеличение π-сопряжение вследствие увеличения планарности молекулыZnTPP (рис. 14). Тонкие пленки порфиринов и их металлокомплексовявляются актуальными материалами для нужд фотовольтаики и требуетвсестороннего изучения28Рис. 14. Спектральное поведение коэффициента поглощения от энергии фотонов длянеотоженных и отожженных (473 K) тонких пленок ZnTPP291.1.3. Нанокомпозиты на основе сопряженного полимера MEHPPVСопряженный полимер поли(2-метокси-5-(2'-этил-гексилокси)-1,4фениленвинилена) или MEH-PPV, обладающий полупроводниковымисвойствами, широко используется в промышленном производстве вкачестве базового слоя или компонента нанокомпозитов органическихоптоэлектронных структур - электролюминесцентных полупроводниковыхсветоизлучающихустройств,солнечныхэлементов,датчиковибиосенсоров [52].

Структурное звено полимера представлено на рис. 15.Рис.15. Структурное звено полупроводникового полимера MEH-PPV [53]MEH-PPV является производным полифениленвинилена (PPV),одного из самых распространенных в органической электроникесопряженных полимеров [54]. MEH-PPV имеет ширину запрещенной зоныEg=2,27 эВ [55], обладает хорошими электрическими характеристиками,такими как проводимость и подвижность носителей.

Молярная массакоммерчески доступного полимера составляет 40000-250000 г/моль.Данный полимер технологичен, растворим в стандартных органическихрастворителях; тонкие пленки хорошего качества можно получитьпосредством технологии спин-коатинга (англ. spin-coating) [56].В работах [57, 58] была представлена технология создания гибкихэлектролюминесцентных светоизлучающих структур на его основе,30рассмотрены механизмы деградации и методы ее предотвращения.Нанокомпозиты на основе проводящей полимерной матрицы и различныхвключений являются перспективными материалами для разработкиоптоэлектронных приборов с гибкой настройкой их параметров [52, 59, 60].Тонкопленочныеспособныекнанокомпозитыереализациидонорно-акцепторныеконцепцииобъемногоструктуры,гетероперехода,применяются для создания органических солнечных элементов [61].1.1.3.1.

Характеристики

Список файлов диссертации

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6390
Авторов
на СтудИзбе
307
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее