WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Величины энергий активации, определенные согласно формуле (1), равны 0.48 эВ и 0.эВ. Напомним, что, согласно данным главы 4, в полупроводниковых структурах на базе нейтральных трифталоцианиновых молекул величина энергии активации составляет 0.эВ, а на участке активационной зависимости наблюдается лишь один участок. Наличие второго участка на активационной зависимости проводимости от температуры может доказать тот факт, что природа периферийных заместителей в значительной степени влияет на электрические свойства органических полупроводников на основе фталоцианиновых структур. Указанная особенность заряженных фталоцианиновых полупроводниковых комплексов может быть использована при создании многокомпонентных солнечных батарей, а также других преобразователей энергии.

Седьмая глава диссертации посвящена проблеме теоретического моделирования оптических свойств полупроводниковых систем на основе фталоцианиновых комплексов.

Для теоретического описания процессов диссипации энергии во фталоцианиновых ансамблях было привлечено несколько теоретических моделей. Согласно одной из них, оптические свойства фталоцианиновых комплексов можно представить с помощью подхода М.И. Штокмана, В.М. Шалаева и В.А. Маркеля, примененного для расчета оптических свойств фрактальных структур [11,12] и оптимизированного С.В.

Перминовым, С.Г. Раутианом и В.П. Сафоновым для описания оптических свойств неупорядоченных полупроводниковых наносистем [13]. Этот подход мы можем использовать в наших целях, потому что в рамках выбранной модели изучаются свойства сложных неупорядоченных систем, состоящих из металлических частиц, внедренных в аморфную диэлектрическую матрицу. Исследуемые ансамбли органических полупроводников можно представить как частицы, связанные друг с другом обычным электростатическим взаимодействием диполей. Наличие координационных взаимодействий в исследуемой системе вызывает вопрос о детальном исследовании парных взаимодействий двух органических макромолекул. Оптические свойства такой системы могут быть описаны системой уравнений [13]:

r 3/ kd1rn - 2d2n = a1 2hE0n, (2) r 3/ - 2d1rn + kd2n = a2 2 E0n, (3) h r 3/ или: d2r + kd1rr = a1 2hE0r, (4) r 3/ d1rr + kd2r = a2 2hE0r, (5) где a1 и a2 – радиусы диполей; = (a / r)3 – приведённый радиус рассматриваемой системы зарядов; h – диэлектрическая проницаемость системы; E0 – внешнее монохроматическое поле; для обратной удельной восприимчивости используем соотношение k = -X - i. Для удобства решения системы уравнений (2)–(5) сделаем замену переменных 2 - и разложим напряженность внешнего поля на составляющие: E0n = E0 cos( ) и E0r = E0 sin( ). Приводя подобные члены в уравнениях (17)–(20), получим следующую систему уравнений:

r 3/ 3/ r 3 (k - 2 )(d1rn + d2n ) = (a1 2 + a2 2), (k + 2 )(d1rn - d2n ) = (a1 / 2 - a2 / 2 ), (6) r 3/ 3/ r 3/ 3/ (k + 2 )(d1rr + d2r ) = (a1 2 + a2 2 ), (k - 2 )(d1rr - d2r ) = (a1 2 - a2 2 ), (7) Решения системы (21), (22) можно записать в виде:

A3 / 2 (ai3 / 2 - A3 / 2 ) r dn = - E0n ( + ), (8) h (X + 2 + i ) (X - 2 + i ) A3 / 2 (ai3 / 2 - A3 / 2 ) drr = - E0r ( + ), (9) h (X - + i ) (X + + i ) (ai3 / 2 - A3 / 2 ) 3/ 3/ = ±B, 2A3/ 2 = a1 2 + a2 2. (9а) A3 / Полный индуцированный дипольный момент системы равен:

r 3/ 3/ d = dn + drr или d = -h (E0n + E0r )(a1 2 + a2 2)( fn (X ) + fr (X )), где (10) (1- C) C fn (X ) = +, (11) (X + 2 + i ) (X - 2 + i ) (1- C) C fr (X ) = +, (12) (X - + i ) (X + + i ) 3 (a1 + a2 - A) C = (13) 3 (a1 + a2 ) Q(w - wp )Qw Ne =, X = -1+, Q = (14) = = = (w2 - w2 )2 + (w )2 (w2 - w2 )2 + (w )2 m p p В формулах (14) N - количество носителей заряда, участвующих в процессе, 0 - диэлектрическая проницаемость вакуума, m - эффективная масса носителя заряда в исследуемом образце, – параметр затухания.

Результаты теоретической подгонки экспериментальной кривой приведены на рисунке 6.

1,0,0,0,15000 30000 45000 Волновые числа, см-Рис. 6. Теоретические и экспериментальные зависимости мнимой части диэлектрической проницаемости от волнового числа для полупроводниковых структур на основе бутилзамещенного монофталоцианина эрбия. Кривая 1 – подгоночная кривая со значениями параметров: = 6000 см-1, Q = 106, a1/a2 = 200, = 7; кривая 2 – экспериментальная кривая; кривая 3 – расчетная кривая со значениями параметров = 2100 см-1, Q = 108, a1/a2 = 1100, = 2.

В заключении сформулированы основные выводы диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИИ В работе были проведены исследования оптических и электрических свойств полупроводниковых структур на основе фталоцианиновых комплексов, содержащих ионы лантанидов в качестве комплексообразователей. В результате проведенной работы можно сделать следующие выводы:

1. Получены спектры пропускания T() фталоцианиновых комплексов эрбия в диапазоне волновых чисел от 500 см-1 до 40000 см-1. Показано, что в исследуемых материалах диссипация энергии излучения ближнего ИК– диапазона происходит Im( ), отн.

ед.

вследствие протекания двух процессов: за счет внутрицентровых переходов в атоме эрбия и за счет переноса заряда в ближайших к центру молекулы фталоцианина атомах углерода.

2. Получены зависимости оптической плотности на длине волны 1.5 мкм от толщины исследуемых образцов. Показано, что коэффициент поглощения для трифталоцианина эрбия на длине волны 1.5 мкм более, чем в 2 раза превышает коэффициент поглощения моно- и бисфталоцианина эрбия в указанном спектральном диапазоне.

3. Методом комбинационного рассеяния света исследованы планарные структуры бутилзамещенного фталоцианина эрбия типа монофталоцианинов и сэндвич-подобные структуры типа трифталоцианина эрбия. Выявлено присутствие четырех пиков в области больших рамановских сдвигов, причем данные спектральные особенности проявляются только в структурах типа трифталоцианина эрбия. В спектре монофталоцианина эрбия аналогичных полос не обнаружено. Установлено, что наблюдаемые четыре линии соответствуют слабым внеплоскостным колебаниям фталоцианиновых колец.

4. Показано, что с увеличением количества органических лигандов в молекулярной структуре величина энергии активации электрической проводимости существенно уменьшается. Обнаружено, что в электропроводность образцов доминирующий вклад вносят энергетические состояния, возникшие в результате взаимодействия нескольких органических лигандов. Показано, что перенос носителей заряда в исследуемых полупроводниковых комплексах может осуществляться непрыжковым способом.

5. Исследованы спектры фотолюминесценции неупорядоченных полупроводниковых структур на основе бутилзамещенных фталоцианиновых комплексов, содержащих ионы эрбия и лютеция в качестве комплексообразователя. Обнаружены пики фотолюминесценции на длинах волн 888 нм (1.4 эВ), 760 нм (1.6 эВ) и 708 нм (1.75 эВ), что может быть обусловлено электронными переходами внутри самих органических комплексов, причем при внедрении металлического комплексообразователя максимум фотолюминесценции на 708 нм не наблюдается.

6. Проведен анализ спектральных особенностей полупроводниковых структур на основе заряженных комплексов фталоцианина. Установлено, что при изменении распределения зарядовой плотности в макромолекулах наблюдается изменение энергии вибронных состояний, что проявляется в виде отсутствия в спектрах некоторых мод (–С– Н–) и изменении спектрального положения остальных. Исследования электропроводности показали, что на активационной зависимости сопротивления от температуры появляется второй участок с энергией активации 0.48 эВ. В результате исследования люминесцентных свойств полупроводниковых структур на основе заряженных молекул фталоцианина был обнаружен четкий максимум ФЛ в области 529 нм. Выявлена природа появления данного экстремума в спектрах ФЛ и установлено, что это может быть обусловлено электронными переходами в электронной оболочке лантанидов.

7. В рамках теории дипольного квазистатического приближения выполнено теоретическое моделирование дисперсионных зависимостей действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости для группы органических полупроводниковых структур на основе молекул бутилзамещенных моно-, бис- и трифталоцианина, содержащих ионы эрбия в качестве комплексообразователей. Получены значения статической диэлектрической проницаемости для полупроводниковых структур на основе мно-, бис- и трифталоцианина эрбия. Показано, что значение статической диэлектрической проницаемости в исследуемых материалах может изменяться от (монофталоцианин эрбия) до 3 (трифталоцианин эрбия) – это удовлетворительно согласуется с литературными данными.

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. L. Wang, D. Fine, A. Dobadalapur. Nanoscale chemical sensor based on organic thin-film transistors // Applied Physics Letters, 2004, vol.85, №26, pp.6386-6388.

2. A. Salleo. Charge transport in polymeric transistors // Materialstoday, 2007, vol.10, №3, pp.38-45.

3. C. D. Dimitrakopoulos, D. J. Mascaro. Organic thin- film transistors: A review of recent advances // IBM J. RES. & DEV., 2001, vol.45, №1, pp.11-27.

4. A. Facchetti. Semiconductor for organic transistors // Materialstoday, 2007, vol.10, №3, pp.28-37.

5. C. Reese, B. Zhenan. Organic single-crystal field-effect transistors // Materialstoday, 2007, vol.10, №3, pp.20-27.

6. F. Lu, L. Zhang, H. Liu, X. Yan. Infrared spectroscopic characteristics of phthalocyanine in mixed [tetrakis(4-chlorophenyl)porphyrinato](phthalocyaninato) rare earth double-deckers // Vibrational Spectroscopy, 2005, vol.39, pp.139–143.

7. F. Lu, J. Cui, X. Yan. Infrared spectroscopic characteristics of octa-substituted bis(phthalocyaninato) rare earth complexes peripherally substituted with (4-methoxy)phenoxy derivatives // Spectrochimica Acta Part A, 2006, vol.63, pp.550–555.

8. M. Bao, Y. Bian, L. Rintoul, R. Wang, D. P. Arnold, C. Ma, J. Jiang. Vibrational spectroscopy of phthalocyanine and naphthalocyanine in sandwich-type (na)phthalocyaninato and porphyrinato rare earth complexes (Part 10) The infrared and Raman characteristics of phthalocyanine in heteroleptic bis(phthalocyaninato) rare earth complexes with decreased molecular symmetry // Vibrational Spectroscopy, 2004, vol.34, pp.283–291.

9. F. Lu, Q. Yang, J. Cui, X. Yan. Infra-red and Raman spectroscopic study of tetra-substituted bis(phthalocyaninato) rare earth complexes peripherally substituted with tert-butyl derivatives // Spectrochimica Acta Part A., 2006, vol.65, pp.221–228.

10. Г. Л. Пахомов, Д. М. Гапонова, А. Ю. Лукьянов, Е. С. Леонов. Люминесценция в тонких пленках фталоцианина // ФТТ, 2005, т.47, стр.164-167.

11. В. А. Маркель, Л. С. Муратов, М. И. Штокман. Теория и численное моделирование оптических свойств фракталов // ЖЭТФ, 1990, т.98, 3,9, стр. 819-837.

12. А. В. Бутенко, В. М. Шалаев, М. И. Штокман. Гигантские примесные нелинейности в оптике фрактальных кластеров // ЖЭТФ, 1988, т.94, 1, стр.107-124.

13. С. В. Перминов, С. Г. Раутиан, В. П. Сафонов. Оптические свойства агрегатов наночастиц // Электронный журнал “Исследовано в России”, 2003, стр.2311 – 2340.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

А1. И.А. Белогорохов, Е.В. Тихонов, М.О. Бреусова, В.Е. Пушкарев, Л.Г. Томилова, Д.Р.

Хохлов “Оптические свойства органических полупроводников на основе фталоцианиновых комплексов эрбия в ближней и средней ИК- областях спектра” // ФТП, 2007, т.41, №10, стр.1221–1225.

А2. И.А. Белогорохов, Е.В. Тихонов, М.О. Бреусова, В.Е. Пушкарев, А.В. Зотеев, Л.Г.

Томилова, Д.Р. Хохлов “Комбинационное рассеяние света в полупроводниковых структурах на основе молекул моно- и трифталоцианина, содержащих ионы эрбия” // ФТП, 2007, т.41, №11, стр.1381–1383.

А3. И.А. Белогорохов, М.Н. Мартышов, Е.В. Тихонов, М.О. Бреусова, В.Е. Пушкарев, П.А. Форш, А.В. Зотеев, Л.Г. Томилова, Д.Р. Хохлов “Вибронные и электрические свойства полупроводниковых структур на основе бутилзамещенных моно- и трифталоцианина, содержащих ионы эрбия” // Письма в ЖЭТФ, 2007, т.85, №12, стр.791– 794.

А4. И.А. Белогорохов, Ю.В. Рябчиков, Е.В. Тихонов, М.О. Бреусова, В.Е. Пушкарев, Л.Г.

Томилова, Д.Р. Хохлов “Фотолюминесценция полупроводниковых структур на основе бутилзамещенных фталоцианинов эрбия” // ФТП, 2008, т.42, №3, стр.327–330.

А5. И.А. Белогорохов, М.Н. Мартышов, Е.В. Тихонов, М.О. Бреусова, В.Е. Пушкарев, П.А. Форш, Л.Г. Томилова, Д.Р. Хохлов “Особенности механизмов переноса носителей заряда в сформированных на поверхности кремния ансамблях полупроводниковых комплексов бутилзамещенного трифталоцианина, содержащих атомы эрбия” // Известия ВУЗов. Материалы Электронной Техники, 2008, №1, стр.71–74.

А6. И.А. Белогорохов, М.Н. Мартышов, А.С. Гаврилюк, М.А. Дронов, Е.В. Тихонов, М.О.

Бреусова, В.Е. Пушкарев, Ю.В. Рябчиков, П.А. Форш, А.В. Зотеев, Л.Г. Томилова, Д.Р.

Хохлов “Оптические и электрические свойства полупроводниковых структур на основе бутилзамещенных фталоцианинов, содержащих ионы эрбия” // Известия ВУЗов.

Материалы Электронной Техники, 2008, №3, стр.23–33.

А7. И.А. Белогорохов, Е.В. Тихонов, В.Е. Пушкарев, М.О. Бреусова, Л.И. Рябова, Л.Г.

Томилова, Д.Р. Хохлов “Оптические свойства органических полупроводников на основе фталоцианиновых комплексов, легированных атомами эрбия, в ближней, средней и дальней ИК- областях спектра” // мат. конф. «XII Национальная конференция по росту кристаллов, НКРК-2006», 2006, стр.344.

А8. И.А. Белогорохов, Е.В. Тихонов, В.Е. Пушкарев, М.О. Бреусова, Л.И. Рябова, Л.Г.

Томилова, Д.Р. Хохлов “Дисперсионные зависимости мнимой и действительной частей диэлектрической проницаемости в ансамблях органических полупроводниковых структур на основе фталоцианиновых комплексов, легированных атомами эрбия” // мат. конф. «XII Национальная конференция по росту кристаллов, НКРК-2006», 2006, стр.345.

А9. Е.В. Тихонов, И.А. Белогорохов, В.Е. Пушкарев, М.О. Бреусова, Д.Р. Хохлов Л.Г.

Томилова “Оптические свойства органических полупроводников на основе фталоцианиновых комплексов, легированных атомами эрбия, в ближней и средней ИК- областях спектра” // мат. конф. «Восьмая всероссийская молодёжная конференция по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике», 2006, стр.10.

А10. I.A. Belogorokhov, E.V. Tikhonov, M.O. Breusova, V.E. Pushkarev, A.V. Zoteev, L.G.

Tomilova, D.R. Khokhlov “Raman scattering in organic semiconductors based on alkylsubstituted phtalocyanine complexes impregnated with erbium ions” // 2nd International Conference on Surfaces, Coatings and Nanostructured materials, 9-11 July 2007, Alvor, Algarve, Portugal. P. 160.

Pages:     | 1 | 2 || 4 |






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