WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Физика твердого тела, 2006, том 48, вып. 8 Рентгеновские исследования структуры пленок прополиса © С.И. Драпак, А.П. Бахтинов, С.В. Гаврилюк, Ю.И. Прилуцкий, З.Д. Ковалюк Институт проблем материаловедения им. И.М. Францевича Национальной академии наук Украины, Черновицкое отделение, 58001 Черновцы, Украина Киевский национальный университет им. Т.Г. Шевченко, 01033 Киев, Украина E-mail: drapak@unicom.cv.ua (Поступила в Редакцию 25 октября 2005 г.) Впервые исследована структура пленок органического вещества биологической природы — прополиса — на неорганических подложках. Обнаружено, что несмотря на сложный химический состав (в состав входит более 300 различных компонентов), пленкам прополиса, полученным из спиртового раствора на аморфных стеклянных подложках и на полупроводниковых подложках с низким числом оборванных связей, свойственна кристаллическая структура.

PACS: 61.10.Nz, 61.66.Hq Круг используемых в оптоэлектронике органических Пленки прополиса получали из 10% спиртового рассоединений различного типа непрерывно расширяет- твора на поверхности аморфных стеклянных подложек, моноселенида индия и кремния при комнатной ся [1]. Особый интерес представляют исследования температуре. В качестве растворителя использовался контакта полупроводников — вещество биологической природы [2,3]. В работах [4,5] показана принципиаль- 96% этиловый спирт. Поскольку исследование гетеросистем полупроводик–прополис проводится с целью ная возможность изготовления гибридных фоточувствиизучения возможности использования прополиса в оптотельных структур полупроводник (p-InSe, n-Si)–продукт электронных устройствах [4–6], для обеспечения выжизнедеятельности медоносных пчел (прополис), в косокого качества гетерограницы кремний/органическое торых биологически активное органическое вещество вещество слой окисла и поверхности Si не удалялприродного происхождения ведет себя как полувпровся [10]. Дифрактометрические исследования структуры дник p-типа проводимости. В работах [4,6] показано, пленок прополиса проводились в CuK-излучении при что электрические свойства и диапазон фоточувствикомнатной температуре. Как известно, рентгеновские тельности структур полупроводник–прополис зависят исследования тонких пленок органических материалов как от агрегатного состояния органического вещества имеют ограничения, связанные с малыми сечениями (жидкое, твердое), способа его нанесения на полупрорассеяния атомов углерода [11]. Вследствие глубокого водниковые пластины, так и от материала подложки.

проникновения CuK-излучения в органический матеИзвестно, что физические свойства слоев искусственно риал на результаты исследований существенно влияет синтезированных органических соединений зависят от излучение, отраженное от поверхности подложки [11].

структуры вещества (текстуры с ориентированными криПоэтому для рентгеновских исследований использовасталлитами, квазиаморфные, аморфные), которая в свою лись пленки прополиса с толщиной, достаточной для очередь определяется условиями их нанесения на поддетектирования характеристических пиков исследуемого ложку (температура подложки, скорость формирования, материала. Увеличение толщины этих пленок приводило скорость охлаждения подложки и др.) [7]. В работе [8] только к росту интенсивности пиков на рентгеновских сделано предположение, что, несмотря на чрезвычайно дифрактограммах.

сложный химический состав прополиса [9], пленкам На рис. 1 представлены рентгеновские дифрактограмэтого вещества, полученным из спиртового раствора, мы от слоев исходного материала — натурального присуща некоторая своеобразная упорядоченность (по прополиса (дифрактограмма 1) — и слоев, полученаналогии с неорганическими полупроводниками присущ ных из спиртового раствора прополиса (дифрактограмдальний порядок). Это предположение основывалось на ма 2), на аморфных стеклянных подложках. Широтом, что температурная энергия активации проводимокий диффузный пик с максимумом при 2 22 сости таких пленок в определенном температурном интерответствует отражению от аморфной стеклянной повале коррелировала с оптической шириной запрещенной верхности [11]. На дифрактограмме 2 (рис. 1) кроме щели [8].

этого пика (2 22) наблюдаются пики при углах В настоящей работе впервые представлены результа- 2 = 17.64, 21.65, 24.02, 26.83. Наличие четких пиков ты рентгеноструктурных исследований пленок прополи- в дифрактограммах пленок органических соединений, са из спиртового раствора на различных неорганических например гексафенила [11], обычно связывается с их подложках. кристаллической структурой.

1516 С.И. Драпак, А.П. Бахтинов, С.В. Гаврилюк, Ю.И. Прилуцкий, З.Д. Ковалюк На дифрактограмме пленок прополиса, полученных на поверхности (111) Si (дифрактограмма 2 на рис. 2, кроме характерных для кремния пиков при углах 2 = 28.23, 43.75, 58.62) (дифрактограмма 1 на рис. 2) наблюдается дополнительный широкий пик (при 2 20.34), что характерно для аморфных структур.

Это позволяет предположить, что пленки прополиса, полученные на поверхности (111) Si, являются аморфными. Как известно, поверхность системы Si–SiO2 является источником зарядовых состояний, локализованных как в SiO2, так и на границе раздела Si–SiO2 и связанных с отклонением от стехиометрии в переходном слое толщиной 1-1.5nm[12]. Вполне вероятно, что аморфная структура пленок органического вещества в этом Рис. 3. Рентгеновские дифрактограммы InSe (1) и пленок случае обусловлена не только межмолекулярным взаипрополиса, полученных из спиртового раствора на подложках модействием молекул прополиса в процессе испарения из моноселенида индия (2). Характерные для InSe пики при растворителя, но и взаимодействием между молекулами углах 2 = 10.64, 21.35, 32.23, 37.95, 43.21, 54.90 на обеих органического вещества и зарядовыми состояниями в дифрактограммах совпадают.

системе Si–SiO2.

На рис. 3 представлены дифрактограммы от поверхности (0001) подложки слоистого InSe (дифрактограмма 1) и пленок прополиса, полученных на этой поверхности (дифрактограмма 2). Появление дополнительных дифракционных пиков (дифрактограмма 2 на рис. 3) при значениях углов 2 = 25.02, 28.62, 39.79, 47.помимо характерных для InSe пиков при углах 2 = 10.64, 21.35, 32.23, 37.95, 43.21, 54.90 (дифрактограмма 1 на рис. 3) свидетельствует об образовании критической структуры пленок органического вещества на поверхности моноселенида индия, для которой, как известно, характерна низкая плотность поверхностных состояний ( 1010 cm-2) [13]. Причем кристаллическая решетка пленок прополиса, полученных на поверхности Рис. 1. Рентгеновские дифрактограммы от слоев натурального InSe, иная, чем на поверхности аморфного стекла (дипрополиса (исходный материал) (1) и слоев прополиса, полуфрактограмма 2 на рис. 1).

ченных из спиртового раствора (2), на стеклянных подложках.

Химические реакции и адсорбция органических молекул на поверхности диэлектрической подложки происходят в результате взаимодействия между молекулами, которые находятся в состоянии „слабой“ энергетической связи с поверхностью. Хемосорбцию органических молекул прополиса в случае осаждения на поверхность (0001) слоистого InSe необходимо рассматривать как гетерогенную каталитическую реакцию, где полупроводник выступает не в роли инертной подложки, на которой происходит химическая реакция, а в качестве одного из компонентов этой реакции [14]. Действительно, реакция разложения полярного растворителя — этилового спирта (C2H5OH) — может протекать в различных направлениях: C2H5OH C3CHO + H2 или C2H5OH C2H4 + H2O в зависимости от положения уровня Ферми [14]. Факторы, сдвигающие уровень ФерРис. 2. Рентгеновские дифрактограммы Si (1) и племи (например, легирование), управляют параметрами нок прополиса, полученных из спиртового раствора на реакции. В молекуле спирта связи O–H и C–OH поляSi-подложках (2). Характерные для кремния пики при ризованы, причем центр тяжести электронного облака углах 2 = 28.23, 43.75, 58.62 на обеих дифрактограммах для связи O–H сдвинут в сторону атома O, а для совпадают.

Физика твердого тела, 2006, том 48, вып. Рентгеновские исследования структуры пленок прополиса связи C–OH — в сторону группы OH. При разрыве этих связей на поверхности будут протекать различные реакции взаимодействия с органическим веществом. Поэтому, несмотря на малую плотность оборванных связей на поверхности моноселенида индия, самоорганизация органических молекул прополиса из спиртового раствора в кристаллическую решетку будет иной, чем на поверхности аморфного стекла.

Таким образом, установлено, что, несмотря на сложный химический состав (в состав прополиса входит более 300 различных компонентов [9]), пленкам биологически активного органического вещества природного происхождения, полученным из спиртового раствора на аморфных стеклянных подложках и на полупроводниковых подложках с низким числом оборванных связей, свойственна кристаллическая структура. Причем, как свидетельствуют экспериментальные результаты, именно пленки прополиса с кристаллической структурой обладают максимальным квантовым выходом фотолюминесценции в синей области оптического спектра [6].

Список литературы [1] Т.А. Юрре, Л.И. Рудая, Н.В. Климова, В.В. Шаманин.

ФТП 37, 73 (2003).

[2] В.Ю. Рудь, Ю.В. Рудь, В.Х. Шпунт. Письма в ЖТФ 25, 8, 76 (1999).

[3] С.И. Драпак, З.Д. Ковалюк. Письма в ЖТФ 30, 6, 73 (2004).

[4] С.И. Драпак, В.Б. Орлецкий, З.Д. Ковалюк, В.В. Нетяга.

Письма в ЖТФ 29, 20, 69 (2003) [5] С.И. Драпак, В.Б. Орлецкий, В.Д. Фотий, З.Д. Ковалюк.

Прикладная физика 11, 2, 73 (2004).

[6] S.I. Drapak, A.P. Bakhtinov, I.T. Drapak, Z.D. Kovalyuk, M.V. Tovarnitskii. J. Optoelectron. Adv. Mater. 7, 801 (2005).

[7] Э.А. Силиныш, Л.Ф. Тауре. Органические полупроводники. Знание, М. (1980). 64 с.

[8] С.И. Драпак, И.Т. Драпак, З.Д. Ковалюк. ЖТФ 74, 136 (2004).

[9] В.В. Донцов, В.И. Донцов. Лекарственные растения и продукты пчеловодства. Флокс, Нижний Новгород (1992).

[10] Е.А. Тутов, Е.Н. Бормонтов, М.Н. Павленко, Г.А. Нетесова, Е.Е. Тутов. ЖТФ 75, 85 (2005).

[11] R. Resel, N. Koch, G. Leising, W. Unzog, K. Reichmann. Thin Solid Films 303, 232 (1997).

[12] E.B. Deal. J. Electrochem. Soc. 121, 1980 (1974).

[13] R.H. Williams, A.J. Mc Avej. J. Vac. Sci. Technol. 2, 867 (1972).

[14] Ф. Волькенштейн. Электронные процессы на поверхности полупроводников при хемосорбции. Наука, М. (1987).

С. 432.

Физика твердого тела, 2006, том 48, вып.




© 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.