Диссертация (1144191), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Облучение происходило в негерметичной камерев кислородсодержащей квазизакрытой камере с мощностью поглощеннойдозы по Н2О ~ 1.7 Грей/сек. Данная единица измерения являетсяуниверсальной для оценки дозы излучения и показывает, сколько Джоулейв секунду поглотил бы 1 кг воды, находящийся в тех же условиях, что иобразец (помещенный в ту же точку камеры).
Мы использовали дозы вдиапазоне ~ (103 - 1,6*107) Гр (Грей). Использование цезиевого источникагамма квантов (137Cs) по сравнению с кобальтового источника гаммаквантов (60Co) имеет ряд преимуществ, главным из которых являетсяменьшая энергия квантов и меньшая проникающая способность, чтодолжно обеспечить больше актов единичных взаимодействий.Рис.29. Спектр излучения от рентгеновской трубки, 1 – тормозное (непрерывное) 2 –характеристическое (дискретное)57Для облучения рентгеновскими лучами в работе использовалсярентгеновский излучатель исследовательский (РЕИС) с вольфрам–рениевой рентгеновской трубкой, работающий в режиме работы 40 кВ, 90мА.
Спектр излучения рентгеновской трубки с вольфрамовым анодомпредставлен на рис. 29. Он состоит как из непрерывного энергетическогоспектра, вызванного тормозным излучением, так и характеристическогоспектра.Характеристическийспектрпредставленнаиболеесильнымилиниями Kα1 и Kβ1, которые возникают вследствие взаимодействийускоренных электронов с электронами ближайшей внутренней К-оболочки.Для вольфрамового анода линии Kα1 и Kβ1 имеют энергию 59,3 КэВ и 67,2КэВ, соответственно.
Спектр излучения рентгеновской трубки приведен нарис. 28. Мощность экспозиционной дозы рентгеновского излечениянепосредственно у диафрагмы трубки при ипользуемом режиме составляла1 Ренген/сек. Мы использовали дозы, лежащие в пределах от 0,6*10 5 до7,45*105 Ренген.2.3. Методики исследования структуры и составаИсследования структуры и состава проводились на растровомэлектронном микроскопе (РЭМ) JEOL JSM-6390 с топографическимразрешением 3 нм, работающем в режиме вторичных и упруго отраженныхэлектронов,оснащенномэнергодисперсионнойприставкойдлямикроанализа Oxford INCA Energy с предельной чувствительностью 0,1масс. %.
Для исследования состава полученных пленок применялосьускоряющие напряжение электронного пучка, лежащего в пределах от 5 до15 кэВ, что вызывает появление характеристичнского сигнала не только отпленки толщиной менее 1000 нм, но и от подложки. Нами был предложени применен способ перенормировки, подробно описанный в работе [95].Дифрактометр Bruker X8 PROTEUM применялся для анализакристаллической структуры тонких фуллерен-порфириновых пленок.582.4. Методики исследования оптических свойств пленокИК-спектры были получены на фурье-спектрометр ИнфраЛЮМ ФТ–08, работающий в инфракрасной области спектра, соответствующейдиапазону волновых чисел от 4000 до 400 см–1 (диапазон длин волн от 2,5до 25 мкм).
Для анализа тонких плёнок использовалась приставканарушенного полного внутреннего отражения (НПВО) PIKE MIRacle,оснащенная кристаллом ZnSe, работающим в диапазоне от 4000 до 550 см–1с разрешением порядка 1 см–1. Метод НПВО основан на явлениях,возникающих при отражении света на границе раздела двух сред с разнойоптической плотностью.Спектрыпропусканиярастворовснимались на двухлучевом сканирующим спектрофотометре Shimadzu UV1800, имеющий в своем составе высокоэффективный монохроматораЧерни-Тернера с голографической дифракционной решеткой, что всочетании с современной электроникой обеспечивают исключительновысокую стабильность, линейность измерений и высокое предельноеразрешение 1 нм.Непрерывные спектры ФЛ изучались на модульной установке HoribaJobin Yvon со спектральным разрешением порядка 1 нм, состоящей измонохроматора FHR 640 с дифракционной решеткой 1200 шт/мм, детектораSymphony II 1024*256 Cryogenic Open-Electrode CCD и источника полупроводниковоголазера,(410нм,мощность10мВт)обрабатывающего комплекса на основе персонального компьютера.и592.5.
Квантово-химические расчетыКвантово-химические расчеты оптимальной геометрии, полнойэнергии, энергетической структуры в одноэлектронном приближении иэнергетического спектра возбужденных состояний в данной работевыполнялись методом DFT-B3LYP и TD DFT с гауссовыми базисныминаборами волновых функций.
DFT (теории функционала плотности) широко применяемый метод расчёта электронной структуры системмногих частиц в квантовой физике и квантовой химии [96, 97]. В частности,он успешно применяется для расчёта электронной структуры молекул иконденсированного вещества. Гибридный функционал является классомприближений к функционалу обменной корреляции энергии в теориифункционала плотности, который включает в себя часть точного обменатеории Хартри-Фока с оставшейся частью обменно-корреляционнойэнергии от других источников (ab initio или эмпирически) [98].
Одной изнаиболее часто используемых версий является B3LYP, что означает Becke,3-parameter, Lee-Yang-Parr. Так же использовался спин-неограниченныйметодMOLCAOSCFизпакетаквантово-химическихпрограммGAUSSIAN 03. Использовался атомный набор гауссовых базисныхфункций уровня 6-311G (2df,2pd).Вычисление экситонного спектра(спектра электронных возбуждений) в данной работе была выполнены врамках метода зависящей от времени теории функционала плотности (TDDFT). Для всех атомов использовались базисные наборы гауссовыхфункций 6-311G(d) с поляризующей d-функцией.60Глава 3. Исследование влияния гамма-и рентгеновского излучения нананокомпозитные тонкие пленки С60/CdTe3.1. Исследование морфологии и состава тонких пленокНамиранеебылипроизведеныкванто-химическиерасчетыэлектронной структуры образующихся при взаимодействии фуллерена иCdTe комплексов в рамках теории функционала плотности (DFT B3LYP сиспользованием метода MOLCAO-SCF.
Было рассмотрено взаимодействиямолекулС60иCdTeипоказанавозможностьсозданиятакихнанокомпозитов [99 - 101] при вхождении CdTe в октаэдрические пустотымолекулярного кристалла фуллерита, а также получена энергия связимолекулярного комплекса С60/CdTe (порядка 0,5 эВ). Экспериментальныеобразцы нанокомпозитных пленок получены методами вакуумногонапыления в квазизамкнутом объеме (КЗО) и из ячейки Кнудсена [102,103]. Их однородность и состав исследовались на растровом электронноммикроскопе с приставкой микроанализа, результаты представлены на рис.30 и таблице 2.Рис.30. Морфология поверхности тонкой пленки С60/CdTe полученной методомКнудсена по данным РЭМ.61Таблица 2 Состав исследуемых образцов вес.
%Спектр 1Спектр 2Спектр 3Среднее пообразцуОбразец 1. Напыление методом Кнудсена из шихты С60CO97,12,997,22,898,11,997,52,5Образец 2. Напыление методом Кнудсена из шихты С60/CdTeCOCd44.110.518.944.79.218.544.69.118.744.79.718.548.958.617.7498.617.5469.318.3-Te26.527.627.67.124.824.926.4Спектр 1Спектр 2Спектр 3Спектр 4Спектр 5Спектр 6Среднее пообразцуОбразец 3. Напыление методом открытого источника из шихты С60/CdTeCOCdTeСпектр 131,812,224,831,2Спектр 228,31126,734Спектр 341,1923,926Спектр 432,111,724,132,1Спектр 546,67,720,125,6Спектр 643,38,823,724,2Спектр 747,77,719,924,7Спектр 8467,320,426,3Среднее по39,69,42328образцуИз данных таблице 2 можно сделать вывод что используемая технологияпозволяет получать достаточно однородные по составу пленки. Составполученных нанокомпозитных плёнок соответствует составу исходнойшихты по закладке [95, 100].После воздействия как гамма, так и рентгеновским облучениемморфология поверхности и состав пленок не изменились в пределахточности использованного экспериментального оборудования.623.2.
Исследование оптических свойств тонких пленокВлияние гамма и рентгеновского излучения на оптические свойстватонких нанокомпозитные пленки было рассмотрено нами в работах [104106]. Показано, что ИК спектр получаемых образцов существенно зависитот подложки (рис. 30 и рис. 31), на которой происходит конденсированиеплёнки. На всех ИК спектрах присутствуют линии 1181 см–1 и 1427 см–1,характеризующие колебательные моды молекулы фуллерена С60. Наподложке Si линии 1107 см–1 является проявление колебаний Si–O или Si–O–Si связей, что хорошо изучено в полупроводниковой технологии иоднозначно интерпретируются [107].
Наличие связанного с кремниемкислорода является следствием наличия естественного приповерхностногооксида на кремниевых подложках. Линия на 610 см–1 может быть связана сTO+TA модами двухфононного колебания в кремниевой решётке. Линияна 737 см–1 818 см–1 и 891 см–1 скорей всего вызваны LO+TA или LO+LAмодами двухфононного колебания в кремниевой решётке или 2TO+LAмодами двухфононного колебания, как и неинтенсивные линии в районе1450 см–1, 1273 см–1, 797–720 см–1, 622–607 см–1 [108].Спектральные линии небольшой интенсивности в области 1450 см–1,присутствуют на спектрах образцах до и после облучения. Данные линиисвязаны с образованием димера С120О.
Это означает взаимодействии скислородом воздуха тонких плёнок под действием естественного света. Наспектрах образцов С60/CdTe присутствует зона поглощения в области 675см–1 и 1562 см–1. Данные линии в спектрах ИК-пропускания пленоксвидетельствуют о наличие Cd–O и Te–O связей, что свидетельствует оактивном взаимодействии с кислородом или парами воды примесныхатомов [109, 110]. При этом спектр образца С60/CdTe на KBr-подложкесодержит бесструктурный пик поглощения, лежащего в пределах 540–810см-1 с максимумом, проявляющимся при анализе этой области методомразложения на 675 см–1. Форма данного пика и его положение63характеризуют бесструктурную зону как асимметричные колебания изгибаразличных конфигураций теллурид-кислородных групп.
Острый пик при764 см–1 вызван деформационными колебаниями теллур-кислородныхгрупп [111, 112].Область колебаний Cd–O отчетливо структурируется характернолинией на 1405 см–1 [112] на KBr-подложке. Спектральные линии при 1350см-1, 1582 см-1 и 1605 см-1 могут принадлежать модам колебаний С=О,различныхконфигурацийфуллеренаиприсоединённыхкнемукомплексов, так и модами колебаний различных комплексов со связью С=С[113, 114].Эти линии проявляются только в плёнках, полученных на KBrподложках, что означает наличие различной структуры нанокомпозитов наориентирующейинеориентирующейподложках.Типподложки(аморфная, кристаллическая) из-за своего влияния на структуру (полемподложки)влияетнаперераспределенияразличныхкомпонентнанокомпозитной плёнки.Можно предположить, что молекулярное диспергирование CdTe, атакже возможные отдельные молекулярные и атомарные включения Cd иТе2,внанокристаллитахфуллеритапроисходитсзаполнениемоктаэдрических пустот.
Дисспергированный CdTe, Cd и Те2, могутокисляться, захватывая кислород, который интеркалирует по этимпустотам. При этом пленка на ориентирующей подложке KBr скорее всегоимеет двухфазную структуру с наноразмерными включениями CdTe.Поглощение, отн. ед.15621427118111078918187376750.340.320.300.280.260.240.220.200.180.160.140.120.100.080.060.040.020.00610644321500100015002000Волновое число, см-1Рис.31.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
