WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Время передачи энергии оценивалось без учета безызлучательной рекомбинации на дефектах. Это связано с тем, что наблюдаемые времена жизни ФЛ образцов в вакууме близки к собственным излучательным временам жизни (50–100 мкс) экситонов в nc-Si. Из рисунка 7 видно, что при увеличении пористости образцов ПК возрастает эффективность 1.фотосенсибилизации молекул кислорода. Это можно объяснить 0.увеличением квантового выхода 0.ФЛ ПК с ростом пористости 0.образцов вследствие уменьшения 0.размеров nc-Si [2]. Еще одним 65 70 75 81 возможным объяснением может Пористость, % быть рост удельной поверхности Рисунок 7. Зависимость эффективности образцов, который может генерации синглетного кислорода от пористости образцов ПК.

приводить к увеличению E количества адсорбированных молекул кислорода. Оценки времен передачи энергии от экситонов к молекулам кислорода для образцов с различной пористостью (рис. 8) подтверждают рост эффективности фотосенсибилизации генерации синглетного кислорода в высокопористых образцах ПК.

На эффективность процесса генерации синглетного кислорода может оказывать влияние такой фактор, как плотность спиновых центров в nc-Si, поскольку дефекты являются центрами безызлучательной рекомбинации экситонов. Для проверки данного предположения были исследованы образцы ПК, которые после приготовления были подвергнуты процедуре естественного окисления на воздухе. Процесс формирования естественного оксида должен приводить к уменьшению количества дефектов на 70 80 поверхности образцов. Как Пористость, % следствие данного процесса, Рисунок 8. Время передачи энергии от экситонов в nc-Si к молекулам кислорода в зависимости от вероятность безызлучательной пористости образцов ПК.

рекомбинации экситонов в таких системах должна уменьшаться, что приводит к повышению интенсивности сигнала ФЛ ПК. В результате увеличивается эффективность процесса генерации синглетного кислорода, что полностью подтверждается в ходе выполненных нами экспериментов.

Для возможных практических применений процесса генерации синглетного кислорода целесообразно использование водных суспензий nc-Si. В пункте 3.3.4. обсуждаются результаты исследования генерации синглетного кислорода в водных суспензиях, приготовленных на основе порошков ПК. Для приготовления суспензий брались образцы, обладающие максимальной эффективностью генерации синглетного кислорода. Для получения однородных суспензий на основе порошков ПК использовалась ультразвуковая ванна. Как и tr, мкс для порошков nc-Si, в случае их водных суспензий 0.1.наблюдалось гашение ФЛ ПК 0.(рисунок 9) вследствие 0.переноса энергии от 0.1.4 1.5 1.6 1.Энергия, эВ экситонов в nc-Si к молекулам кислорода. Но в 0.отличие от порошков, в 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.Энергия, эВ случае суспензий эффективность генерации Рисунок 9. Спектры ФЛ водных суспензий nc-Si без кислорода (1), при насыщении им при синглетного кислорода была давлении 760 Торр (2) и последующей откачке кислорода (3). На вставке приведена спектральная ниже. Это может быть функция эффективности передачи энергии от объяснено наличием молекул экситонов в nc-Si к молекулам кислорода.

воды, ухудшающих доступ молекул кислорода к поверхности nc-Si, а также уменьшающих квантовый выход экситонной ФЛ.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы диссертационной работы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ В диссертационной работе исследовано влияние молекулярного окружения на фотолюминесцентные свойства nc-Si в образцах ПК. Были получены следующие основные результаты:

1. Обнаружено, что спектры ФЛ органических молекул антрацена и красителя родамина Б адсорбированных на поверхности nc-Si различаются для образцов мезо-ПК и микро-ПК. Уширение спектров ФЛ молекул антрацена и родамина Б в мезо-ПК и микро-ПК связано с неоднородностью электрических полей, в которых находятся молекулы. Обнаружено значительное концентрационное тушение ФЛ молекул красителя родамина E ФЛ I, отн. ед.

Б в микро-ПК, а также гашение ФЛ экситонов в nc-Si вследствие адсорбции молекул красителей на поверхности нанокристаллов.

2. Исследовано влияние адсорбции акцепторных молекул диоксида азота и парабензохинона и донорных молекул пиридина и аммиака на процессы релаксации энергии фотовозбужденных носителей заряда в ансамблях nc-Si в слоях микропористого кремния. Обнаружено гашение ФЛ микро-ПК при адсорбции молекул и предложены механизмы адсорбционноиндуцированного изменения ФЛ ПК с различным молекулярным окружением поверхности nc-Si.

3. На основе исследования спектров и кинетик экситонной ФЛ в слоях и порошках ПК изучено явление фотосенсибилизации молекул кислорода, адсорбированных на поверхности кремниевых нанокристаллов.

Обнаружено многократное увеличение эффективности генерации синглетного кислорода и уменьшение времени передачи энергии от экситонов в nc-Si к молекулам кислорода при увеличении степени пористости образцов ПК от 65% до 90%, что объясняется ростом квантового выхода ФЛ nc-Si в высокопористых образцах.

4. Обнаружено влияние процесса фотосенсибилизированной генерации синглетного кислорода в ПК на интенсивность сигнала электронного парамагнитного резонанса от дефектов - оборванных связей кремния на поверхности nc-Si, что объясняется изменением времен спин-решеточной релаксации дефектов при изменении спинового состояния адсорбированных молекул кислорода. Полученные методом ЭПР результаты находятся в согласии с выводами, сделанными на основе результатов, полученных методом ФЛ.

5. Реализована фотосенсибилизация генерации синглетного кислорода в водных суспензиях nc-Si и проведены экспериментальные исследования данного процесса методом ФЛ, что позволило оценить эффективность фотосенсибилизации и время передачи энергии от экситонов в nc-Si к молекулам кислорода в водных суспензиях кремниевых нанокристаллов.

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА:

1. Theiss W. Optical properties of porous silicon // Surf. Science Rep. – 1997. – V. 29. – P. 91-192.

2. Canham L.T. Silicon Quantum Wire Array Fabrication by Electrochemical and Chemical Dissolution of Wafers // Appl. Phys. Lett. – 1990. – V. 57. – No 10. – P. 1046-1048.

3. J. Rouquerol, D. Avnir, C.W. Fairbridge, D.H. Everett, J.H. Haynes, N.

Pernicone, J.D.F. Ramsay, K.S.W. Sing, K.K. Unger. Recommendations for the characterization of porous solids // Pure Appl. Chem. – 1994. – V. 66. P. 17391758.

4. Е.А. Константинова, Ю.В. Рябчиков, Л.А. Осминкина, А.С. Воронцов, П.К.

Кашкаров. Влияние адсорбции донорных и акцепторных молекул на рекомбинационные свойства кремниевых нанокристаллов // ФТП. – 2004. – Т. 38, Вып. 11. – С. 1386-1391.

5. P.K. Kashkarov, E.A. Konstantinova, A.I. Efimova, B.V. Kamenev, M.G.

Lisachenko, A.V. Pavlikov, and V.Yu. Timoshenko. Carrier Recombination in Silicon Quantum Wires Surrounded by Dielectric Medium // Physics of LowDimensional Structures. – 1999. – V. 3/4. – P. 191-202.

6. J. L. Cantin, M. Schoisswohl, H. J. Bardeleben, N. Hadj, M. Vergnat. Electronparamagnetic-resonance study of the microscopic structure of the Si (100)-SiOinterface // Phys. Rev. B. – 1995. – V. 52. – No 16. – P. R11599-R11602.

Основные результаты работы опубликованы в следующих статьях:

А1. В.Б. Зайцев, Г.С. Плотников, Ю.В. Рябчиков. Особенности взаимодействия адсорбированных органических молекул с матрицей пористого кремния // Структура и динамика молекулярных систем. – 2003. – вып. X, Ч. 3, С. 3740.

А2. Е.А. Константинова, Ю.В. Рябчиков, Л.А. Осминкина, А.С. Воронцов, П.К.

Кашкаров. Влияние адсорбции донорных и акцепторных молекул на рекомбинационные свойства кремниевых нанокристаллов // ФТП. – 2004. – Т. 38, вып. 11. – С. 1386-1391.

А3. В.Б. Зайцев, Г.С. Плотников, Ю.В. Рябчиков. Особенности фотолюминесценции органических молекул в пористом кремнии // Вестник московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия. – 2004. – № 5. – С. 29-31.

А4. В.Ю. Тимошенко, A.A. Кудрявцев, Л.А. Осминкина, A.С. Воронцов, Ю.В. Рябчиков, И.А. Белогорохов, П.К. Кашкаров. Кремниевые нанокристаллы как эффективные фотосенсибилизаторы синглетного кислорода для биомедицинских применений // Письма в ЖЭТФ. – 2006. – Т. 83. – вып. 9, С. 492-495.

А5. V.Yu. Timoshenko, E.A. Konstantinova, V.A. Demin, Yu.V. Ryabchikov, A.S.

Vorontzov, I.A. Belogorokhov, L.A. Osminkina, P.A. Forsh, P.K. Kashkarov.

“Electron-Paramagnetic Resonance and Photoluminescence Study of Si Nanocrystals-Photosensitizers of Singlet Oxygen Molecules” // J. Non-Cryst. Sol.

– 2006. – V. 352, Issues 9-20, P. 1156-1159.

А6. Ю.В. Рябчиков, Э.М. Азметов, Л.А. Осминкина, Е.А. Константинова, П.К.

Кашкаров. Влияние адсорбции активных молекул на оптоэлектронные свойства пористого кремния // Вестник московского университета. Серия 3.

Физика. Астрономия. – 2006. – № 4. – С. 35-38.

А7. Yu.V. Ryabchikov, I.A. Belogorokhov, A.S. Vorontsov, L.A. Osminkina, V.Yu.

Timoshenko, P.K. Kashkarov. Dependence of the singlet oxygen photosensitization efficiency on morphology of porous silicon // Phys. Stat. Sol.

(a). – 2007. – V. 204, № 5. – P. 1271-1275.

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»