WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 10 |

мированием уровня ловушек, расположенного на 0.7 эВ C70 обладает большей квантовой эффективностью, ниже дна зоны проводимости. чем C60. Из графиков Фаулера получены значения В пленках C60, легированных Sn, возникает но- запрещенной зоны для C60, составляющие 1.7 эВ [29,137] вый сигнал ЭПР, увеличивающийся с концентраци- или 1.6 эВ [138]. Для C70 это значение составляей олова. Проводимость возрастает, энергия активации ет 1.5 эВ [29]. При температурах выше комнатной уменьшается. Эффект Холла показывает проводимость наблюдается активационное поведение, причем энергия n-типа [130,131]. активации темновой проводимости равна 0.50 эВ, фотоПленки C60, приготовленные методом осаждения из проводимости — 0.20 эВ. При более низких температуионизованного кластерного пучка, были подвергнуты им- рах проводимость практически не зависит от температуплантации ионами фосфора, аргона, гелия. Столкновения ры [137]. Фотопроводимость фуллеренов сильно зависит с ионами приводят к аморфизации пленки и развалу от степени кристалличности [138]. Так же, как в случае молекул. Сопротивление пленки понижается при увели- темновой проводимости, наблюдается сильное влияние чении интенсивности облучения. Пленки, легированные кислорода на фотопроводимость (рис. 14). Полагают, Физика и техника полупроводников, 2001, том 35, вып. Электрические и оптические свойства мономерных и полимеризованных фуллеренов ры [27]. Сильная температурная зависимость оптически разрешенной прямой зоны Eg(T ) была описана моделью электрон-фононного взаимодействия через локализованные фононные моды C60 [141].

В тонких пленках C60 при комнатной температуре наблюдался эффект остаточной внутренней фотополяризации [142]. Эффект отличается от фотоэлектретного состояния, наблюдаемого в других материалах, отсутствием быстрой фотодеполяризации. Рассматривалась модель захвата фотогенерированных носителей на глубокие центры и подавление их рекомбинации вследствие искажения молекулы C60 из-за присутствия локализованного заряда. Состояния дефектов в монокристаллах C60 были также определены по спектрам остаточной фотопроводимости [143]. Предполагается, что уровень дефектов находится на 0.48 эВ ниже края зоны проводимости.

Вывод о наличии состояний в запрещенной зоне был сделан также из исследования ИК фотопроводимости монокристаллов C60 [144]. Для того чтобы объяснить полученное поведение температурной зависимости экспоненциального показателя для фотопроводимости пленок C60, были проведены расчеты в предположении, что внутри зоны существует пик плотности локализованных состояний, обязанный своим происхождением Рис. 14. Спектральные зависимости фотопроводимости экситонной зоне френкелевского типа [145].

(T = 260 K) бескислородных, насыщенных кислородом Фотопроводимость была исследована в зависимости и прогретых в атмосфере кислорода пленок C60 толщиот приложенного поля, длины волны и интенсивности ной 13 нм [135].

излучения [146]. Величина фототока зависит от полярности освещаемого электрода, причем асимметрия зависит как от приложенного напряжения, так и глубины проникновения света. Эффект объясняется различто формирование глубоких ловушек при взаимодейчием в инжекции электронов с Al-катода и разницей ствии фуллеренов с кислородом уменьшает время жизни в подвижности дырок и электронов. Обнаружено, что носителей, что ведет к падению фотопроводимости на фотопроводимость пленок C60 зависит от интенсивности 3-6 порядков [106,108].

излучения по степенному закону [147]. Для объяснения В спектре фотопроводимости монокристалла C60 наэтой зависимости привлекалась модель непрерывного блюдается сильный пик 1.65 эВ, соответствующий слараспределения плотности состояний в запрещенной зоне.

бой зоне поглощения [139]. Он отличается от широкой Увеличение фотопроводимости в постоянном магнитполосы фотопроводимости в районе 1.8 эВ по своей ном поле объяснялось влиянием поля на мультиплетзависимости от температуры и интенсивности освещеность электронно-дырочных пар [148]. Под действием ния: фотопроводимость имеет суперлинейный характер света генерируются пары в короткоживущем синглетв отличие от сублинейного характера широкой полосы.

ном состоянии, которые могут под действием, наприВ энергетическом интервале с центром 1.65 эВ обнамер, спин-орбитального взаимодействия перейти в знаружена отрицательная фотопроводимость с временем чительно более долгоживущий триплет, что приведет фотоответа 0.01 с, переходящая в положительную для к уменьшению вероятности рекомбинации и увеличеболее длительных импульсов [140]. С понижением темнию эффективности диссоциации. Роль магнитного поля пературы положительная фотопроводимость подавляетможет сводиться к увеличению заполнения триплетных ся, а отрицательная возрастает. Результат интерпретирусостояний.

ется как сосуществование ловушек с малой скоростью Динамика фотовозбужденных носителей изучалась метермической эжекции центров быстрой рекомбинации тодами нестационарной фотопроводимости и нестаципо Стокману.

онарного фотоиндуцированного поглощения [149,150].

Из результатов измерения фотопроводимости на пе- Транспорт описан моделью многократных ловушек, влиременном токе пленок C60, покрытых золотым электро- янием кислорода объяснено создание глубоких ловушек, дом, было получено значение запрещенной зоны 1.85 эВ гасящих проводимость. Термически активированная долпри 300 K, причем при уменьшении температуры ве- гоживущая компонента фотопроводимости вымерзает личина зоны увеличивается до 1.91 эВ при 250 K в при низких температурах. Время-разрешенная нестациосоответствии с изменением кристаллической структу- нарная фотопроводимость имеет локальный максимум Физика и техника полупроводников, 2001, том 35, вып. 270 Т.Л. Макарова ке 1.8 эВ, что было принято за оптическую зону.

В спектрах фотолюминесценции наблюдались пики 1.и 1.52 эВ, а также слабые особенности в области 1.76-1.42 эВ [63] (рис. 15).

Фотолюминесценция зависит от морфологии пленок фуллеренов. Пик фотоэмиссии сдвигается в низкоэнергетическую область для высококристалличных пленок [93].

На спектры люминесценции, электролюминесценции и фотопроводимости влияют межмолекулярные возбуждения с переносом заряда [62,154,155]. Полагают, что основной вклад в фотолюминесценцию монокристаллов C60 происходит от синглетных и триплетных экситонов, захваченных на кристаллические дефекты [156].

Нарушение симметрии молекул C60 на дефектах настолько велико, что благодаря ему сила осциллятора бесфононных оптических переходов становится сравнимой с наиболее сильными оптическими переходами при участии внутримолекулярных колебаний.

Наблюдаются сильные различия в спектрах люминесценции кристаллов C60 в зависимости от присутствия химических или физических дефектов, напряжений в кристалле и других особенностей, обусловленных методами получения образцов. Под воздействием лазерного излучения в видимом диапазоне появляются пики 1.73 и 1.76 эВ, интерпретируемые как эмиссия из Рис. 15. Спектры поглощения и испускания для пленметастабильных дефектов [157]. Температурная зависики C60 [63].

мость спектров люминесценции приведена в работе [158] (рис. 16).

Сложная структура спектров поглощения и люминеспри T = 240 K, т. е. около точки фазового перехода.

ценции в длинноволновой области может быть следствиНаличие разупорядочения диагностируется из существо- ем комбинации интра- и интермолекулярных колебаний.

вания долгоживущей термически активированной компо- Сдвинутая широкая зона объясняется моделью самозаненты фотопроводимости.

Измерения время-разрешенной фотопроводимости показывают, что процесс фотогенерации в пленках Cможет быть описан моделью парной генерации Онзагера.

Квантовая эффективность зависит от энергии фотона, электрического тока, температуры. Определено произведение подвижности на время жизни для захвата электронов в ловушки: µ = 4 · 10-10 см2· В-1 [151].

Фотолюминесценция В спектрах люминесценции высококачественных монокристаллов выделяется пик 1.69 (1.68) эВ, соответствующий эмиссии из объема C60, а также несколько слабых особенностей, диагностируемых как эмиссия экситона Френкеля из X-центров [152]. Пик при 1.76 эВ отнесен на счет поверхностных экситонных X-центров.

Пик люминесценции при 1.68 эВ уменьшается в результате воздействия лазерного освещения. По-видимому, наблюдается понижение симметрии в результате искажения молекул. Этот пик, однако, возрастает при облучении в присутствии кислорода [153].

Спектры поглощения пленок C60, снятые при 7 K, Рис. 16. Спектры люминесценции пленок C60, снятые при пересекаются со спектрами фотолюминесценции в точ- малой интенсивности излучения [158].

Физика и техника полупроводников, 2001, том 35, вып. Электрические и оптические свойства мономерных и полимеризованных фуллеренов хваченного экситона. Если фотогенерированный экситон статической диэлектрической проницаемости. ЗапрещенФренкеля остается на молекуле дольше, чем период ко- ная зона уменьшается почти линейно с ростом давления лебаний молекулы, то он может быть захвачен решеткой. с наклоном Eg/ ln a = 9.2эВ, где a — параметр Экситон рекомбинирует с излучением, возбуждая интра- решетки. Карта плотности заряда свидетельствует о том, и интермолекулярные колебания. Поэтому эмиссия на- что при давлении 13 ГПа возможно формирование коваблюдается при меньших энергиях, чем поглощение, лентных связей. Расчетное значение запрещенной зоны а спектр имеет сложную структуру, соответствующую в этой точке 0.69 эВ, следовательно, металлизация под множеству фононных пиков [63]. Возможно и другое давлением недостижима.

объяснение структуры спектров [159]: некоторые типы Впоследствии появились работы, экспериментально дефектов — такие, как кислород, высшие фуллерены, наподтверждающие появление ковалентных связей между рушение структурного порядка, — могут снимать запрет фуллереновыми молекулами. Под воздействием видимос перехода t1u-hu.

го или ультрафиолетового излучения C60 переходит в фотополимеризованную фазу [164], не растворимую в толуоле и других растворителях C60. Было обнаружено, что Полимеризация фуллеренов легирование щелочными металлами при определенных условиях приводит к созданию линейный цепочек [165].

Увеличение взаимодействия между молекулами Из рентгеновских дифрактограмм определена структура Межмолекулярные взаимодействия должны оказывать линейного полимера RbC60 как орторомбическая при решающее влияние на электрические и оптические свойтемпературе ниже 350 K. Орторомбическая фаза o-ACства твердого тела, состоящего из фуллереновых молебыла исследована на других щелочных металлах (обознакул. При этом возможны два пути. Увеличение взаимочение: A = K, Rb, Cs) [166], был выращен монокристалл действия может привести к металлическому или даже (KC60)N [167] длиной несколько десятков миллиметров, сверхпроводниковому состоянию, как в случае кремния.

в котором степень полимеризации превышала 100 000.

Однако необходимо учитывать способность углерода Наконец, было показано, что C60 может быть превращен образовывать различные гибридизированные состояния.

в другую структуру под действием высоких давлений Если по какой-то причине sp2-гибридизация изменити температур [168]. Структура данного вещества была ся на sp3, это приведет к созданию алмазоподобного определена как ромбоэдрическая с параметром решетки твердого тела. Измерения на гранулированном C60 [160] a = 9.22 и c = 24.6. Расстояние между молекулапоказали, что с увеличением давления уменьшается ми в такой фазе приблизительно равнялось углеродной объем образца, что сопровождается уменьшением сопросвязи, что подразумевало возможность формирования тивления и запрещенной зоны. Тем не менее переход в ковалентных связей между молекулами.

металлическое состояние не наблюдался, так как вместо Наблюдалась димеризация замещенных [169] и эндонего произошел внезапный переход в более изолируюэдральных [170] фуллеренов. Движущей силой в этих щую фазу, по-видимому обусловленный возникновением случаях является наличие неспаренного электрона.

межмолекулярных ковалентных связей. Аналогичный реТаким образом, существуют три основных пути полизультат был получен в работе [161], где измерялась замеризации фуллеренов: фотовозбуждение, перенос зарявисимость края поглощения от приложенного давления.

да и давление.

Экстраполяция сдвига края поглощения под давлением давала основания полагать, что металлическое состояние наступит при 33 ГПа. Однако в диапазоне 17-25 ГПа Что происходит при фотовозбуждении произошел необратимый переход в прозрачную фазу Под воздействием ультрафиолетового и видимого све(следует отметить, что этот эксперимент никогда не та бескислородные пленки C60 переходили в фотопобыл повторен, несмотря на многочисленные попытки).

лимеризованное состояние [164]. Процесс происходил Рамановские спектры детектировали переход в новую только в ГЦК фазе, т. е. при температуре выше 260 K.

углеродную структуру, не имеющую черт ни C60, ни Авторы предположили, что фототрансформация осущеграфита, ни алмаза. Наблюдался линейный сдвиг края ствляется по механизму циклоприсоединения [2 + 2], оптического поглощения с наклоном 0.14 эВ/ГПа [162].

когда разрываются двойные внутримолекулярные связи При 20 ГПа произошел переход в фазу аморфного углеи между соседними молекулами формируется четырехрода, не более прозрачную, чем аморфный углерод, звенное углеродное кольцо (рис. 17). Реакция выдвигает полученный другими методами.

Проводились теоретические расчеты поведения C60 требования к топологии вступающих в реакцию молекул:

необходимо, чтобы молекулы находились достаточно при уменьшении межмолекулярных расстояний [163].

близко друг к другу и двойные связи были параллельны.

Зонная структура была рассчитана в зависимости от Такое условие достигается лишь в фазе свободного параметра решетки C60 и через модуль объемного сжатия вращения молекул.

переведена в зависимость от внешнего давления. Из расчетов следует, что давление приводит к уменьшению Конфигурация, изображенная на рис. 17, также обозапрещенной зоны в точках X и и к возрастанию значается 66/66. Это означает, что на каждой молекуле Физика и техника полупроводников, 2001, том 35, вып. 272 Т.Л. Макарова ров [178] и водной суспензии [179,180]. Фототрансформированный C60, полученный в виде порошка, имел ГЦК решетку с параметром на 0.25 меньше, чем у мономера [181]. Предполагается, что этот материал состоит из тримеров и тетрамеров.

Полимеризация фуллеренов также достигается обработкой в плазме [182], воздействием ионного пучка [183] или электронного луча [184], что перспективно при Рис. 17. Схематическое изображение фуллеренового димера.

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 10 |



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

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.