WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Журнал технической физики, 2005, том 75, вып. 6 Краткие сообщения 06;07 Оптические и электрические свойства пленок терпентина 1 © С.И. Драпак,1 И.Т. Драпак,2 З.Д. Ковалюк 1 Институт проблем материаловедения им. И.М. Францевича НАН Украины, Черновицкое отделение, 58000 Черновцы, Украина 2 Черновицкий национальный университет им. Ю. Федьковича, 58012 Черновцы, Украина e-mail: chimsp@unicom.cv.ua (Поступило в Редакцию 7 сентября 2004 г.) Исследованы основные оптические и электрические свойства пленок биологически активного органического соединения природного происхождения терпентина. Установлено наличие ряда максимумов в диапазоне длин волн 350-550 nm в спектре фотолюминесценции при комнатной температуре. Температурная энергия активации проводимости в диапазоне температур 280-300 K составляет 0.53 eV, что значительно меньше оптической ширины запрещенной зоны и свидетельствует об прыжковом характере переноса носителей заряда с переменной длинной прыжка по состояниям вблизи уровня Ферми.

Развитие полупроводниковой оптоэлектроники при- но и под действием освещения [13]. Однако, несмотря вело к созданию большой группы гетерофотоэлемен- на возрастающий интерес к композиционным материтов различного функционального назначения [1–3]. На- алам (перколяционным системам изолятор–проводник, ряду с традиционными твердотельными структурами изолятор–полупроводник) [14,15], исследования физичеполупроводник–полупроводник, полупроводник–металл ских свойств Tp в литературе отсутствуют.

и полупроводник–изолятор все более нарастают ис- В работе впервые определены основные электричеследования гибридных гетероконтактов полупроводник– ские и оптические параметры пленок этого биологиорганическое вещество [4–7]. При определенном кон- чески активного органического соединения природного структивном решении основные фотоэлектрические па- происхождения: измерен спектр пропускания в диапараметры таких структур могут быть на уровне или зоне длин волн = 300-900 nm, спектр фотолюминесдаже значительно превышать аналогичные величины ценции, определена электропроводность при комнатной серийно выпускаемых традиционных устройств [8]. температуре и ее температурная зависимость.

Особую группу исследований составляют структуры Для получения равномерных по толщине пленок полупроводник–вещество биологического происхожде- капля спиртового раствора Tp наносилась на сапфирония [9–11]. В[12] показана принципиальная возможность вую подложку, закрепленную на центрифуге. Вращение использования терпентина для изготовления фоточув- продолжалось до полного испарения спирта. Толщина ствительных структур, в которых органическое вещество пленок Tp для исследования составляла 20-30 µm, а природного происхождения ведет себя как полупровод- их плотность — 0.714 g / cm3. В качестве растворителя ник p-типа проводимости. Одной из особенностей таких использовался 96-ный этиловый спирт. Удельная проструктур было смещение активной области фотопреоб- водимость пленок измерялась обычным двухзондовым разования в органическое вещество.

методом [16]. В качестве токовыводящих контактов исТерпентин (Tp) представляет собой смолистое веще- пользовалось серебро.

ство, которое выделяется при ранении хвойных деревьев Результаты исследования оптических свойств пленок и является ценным источником для получения самых Tp представлены на рис. 1. Как видно из рисунка, разнообразных продуктов технического назначения и пленки Tp являются прозрачными в диапазоне длин биологически активных соединений. Так, Tp применя- волн от 500 до 900 nm (T 90% при толщине пленется для изготовления некоторых видов лаков, слу- ки d 20 µm) (кривая 1); длинноволновая часть края жит сырьем для получения камфоры и иммерсионного оптического поглощения в Tp сильно размыта; изменемасла, используемого в микроскопии. Tp используют ние коэффициента поглощения () на порядок от и при выработке канифоли, представляющей собою до 102 cm-1 происходит приблизительно в области длин смесь смоляных кислот состава C19H29OOH, а также волн от 300 до 400 nm (кривая 2), что соответствует скипидара — смеси терпеновых ненасыщенных угле- энергии фотонов от 4.13 до 3.1 eV. Отметим, что пленки водородов общей формулы C10H16. В литературе име- канифоли, полученные аналогичным методом, являются ются сведения об обратимости химических процессов прозрачными (T 90% при той же толщине пленки) во в составных компонентах Tp не только со временем, всем исследуемом диапазоне длин волн.

Оптические и электрические свойства пленок терпентина -1/только, что линейность ln как функция от T в диапазоне T = 280-325 K и наличие участка 0.( — частота измерения) при исследовании проводимости в переменном электрическом поле свидетельствуют о прыжковом характере электропроводности пленок Tp [19]. При дальнейшем увеличении температуры T > 325 K электропроводность органического вещества начинает уменьшаться. Такое поведение (T ) может быть обусловлено целым рядом причин. Во-первых, уменьшение электропроводности с температурой может быть связано с насыщением скорости роста носителей заряда, когда все дырки или электроны под действием температуры уже перешли из локализованных центров в валентную зону или зону проводимости соответственно, Рис. 1. Спектры пропускания (1), коэффициента оптического и является типичным как для аморфных неорганических поглощения (2) и фотолюминесценции (3) пленок терпентина.

полупроводников, так и для целого ряда органических T = 288 K.

соединений [19,20]. Во-вторых, такое поведение (T ) может быть обусловлено уменьшением подвижности носителей заряда вследствие рассеивания на колебаниях решетки. Принимая во внимание, что орагническим веЛюминесценция Tp наблюдалась при возбуждении ществам присуща кристаллографическая структура [21], светом с длиной волны 337 nm. Спектр фотолюминеса даже в аморфных пленках существуют участки, где эта ценции приведен на рис. 1 (кривая 3) и состоит из структура сохраняется [19], последнее предположение множества пиков в диапазоне = 350-550 nm. Наличие имеет смысл, хотя и требует проведения дополнительряда пиков в спектре излучения свидетельствует о приных исследований.

сутствии нескольких сортов центров люминесценции в Таким образом, результаты первых исследований проTp и характерно как для веществ со сложным энергетиводимости и оптических свойств терпентина свидетельческим строением [17], так и для сложных молекулярных ствуют о том, что это биологически активное вещество смесей [18].

природного происхождения является полуизолятором На рис. 2 представлена температурная зависимость с оптической шириной запрещенной зоны 3.3eV и электропроводности (T ) Tp. Как видно из рисунка, в может быть использовано при разработке различного диапазоне температур 291-325 K проводимость характипа оптоэлектронных устройств. Следует также подтеризуется постоянной величиной энергии активации, черкнуть, что абсолютные значения удельного сопрокоторая составляет 0.53 eV, что значительно меньше тивления Tp не превышают аналогичную величину ряда ширины запрещенной щели вещества, ожидаемой из искусственно синтезированных органических веществ, исследований спектра поглощения. В этом случае элекпредлагаемых или даже уже освоенных промышлентропроводность является либо примесной, либо прыжконостью, для использования в качестве составных комвой с переменной длинной прыжка по локализованным понент различного типа электронных устройств [22], состояниям вблизи уровня Ферми. Более детальное обладая при этом большей шириной запрещенной зоны.

исследование температурной зависимости проводимоК преимуществам Tp по сравнению с исследованными сти является предметом отдельной работы. Отметим в литературе аналогами (кожа, зеленый листок, белок и др.) [9,10], а таже рядом органических веществ следует отнести и его стойкость к воздействию окружающей среды.

Список литературы [1] Милнс А., Фойхт Д. // Гетеропереходы и переходы металл–полупроводник. М.: Мир, 1975. 432 с.

[2] Гуревич Ю.В., Плесков Ф.В. // Фотоэлектрохимия полупроводников. М.: Наука, 1983. 320 с.

[3] Алферов Ж.И. // ФТП. 1998. Т. 32. Вып. 2. С. 3–28.

[4] Naka S., Shinko K., Okada H., Onnagawa H., Miyashita K. // Jap. J. Appl. Phys. 1994. Vol. 33. Pt 2. N 12B. L1772–L1774.

[5] Ferrari G., Natali D., Sampietro M., Wenzl F.P., Scherf U., Рис. 2. Температурная зависимость проводимости пленок Schmitt C., Guntner R., Leising G. // Organic Electronics.

терпентина. 2002. Vol. 3. N 1. P. 33–42.

8 Журнал технической физики, 2005, том 75, вып. 116 С.И. Драпак, И.Т. Драпак, З.Д. Ковалюк [6] Abay B., Onganer Y., Saglam M., Efeoglu H., Turut A., Yogurtcu Y.K. // Microelectronic Engineering. 2000. Vol. 51– 52. N 4. P. 659–693..

[7] Блинова Н.В., Краснопеева Е.Л., Николваев Ю.А., Осадчев А.Ю., Рудь В.Ю., Рудь Ю.В., Теруков Е.И., Шамалин В.В. // ФТП. 2003. Т. 37. Вып. 1. С. 53–56.

[8] Rinaldi R., Branca E., Cingolani R., Masiero S., Spada G.P., Gollarelli G. // Appl. Phys. Lett. 2001. Vol. 78. N 22. P. 3541– 3543.

[9] Рудь В.Ю., Рудь Ю.В., Шпунт ВХ. // ФТП. 1997. Т. 31.

Вып. 2. С. 129–132.

[10] Рудь В.Ю., Рудь Ю.В., Шпунт ВХ. // ЖТФ. 2000. Т. 70.

Вып. 2. С. 114–117.

[11] Драпак С.И., Орлецкий В.Б., Фотий В.Д., Ковалюк З.Д. // Прикладная физика. 2004. Т. 11. № 2. P. 73–76.

[12] Драпак С.И., Ковалюк З.Д. // Письма в ЖТФ. 2004. Т. 30.

Вып. 6. С. 73–78.

[13] Ралдугин В.А., Гришко В.В., Гатилов Ю.В., Шакиров М.М., Багрянская И.Ю., Деменкова Л.И. // Сибирский хим. журн. 1992. Вып. 5. С. 66–71.

[14] Соцков В.А., Карпенко С.В. // ЖТФ. 2003. Т. 73. Вып. 1.

С. 106–109.

[15] Соцков В.А. // ЖТФ. 2004. Т. 74. Вып. 11. С. 107–110.

[16] Карханина Н.Я. // Технология полупроводниковых материалов. Киев: ГИТЛ, 1961. 327 с.

[17] Сердюк В.В., Ваксман Ю.Ф. // Люминесценция полупроводников. Киев; Одесса: Выща школа, 1988. 200 с.

[18] Parker C.A. // Photoluminescence of Solutions. Amsterdam;

London; New York: Elsevier Publishing Company, 1968.

510 c.

[19] Мотт Н., Дэвис Э. Электронные процессы в некристаллических веществах. В 2-х т. М.: Мир, 1982.

[20] Yakuphanoglu F., Aydin M., Arsu N., Sekersi M. // ФТП.

2004. Т. 38. Вып. 4. С. 486–489.

[21] Силиныш Э.А., Тауре Л.Ф. // Органические полупроводники. М.: Знание, 1980. 67 с.

[22] Лебедев Э.А., Гойхман М.Я., Копман М.Е., Кудоярова В.Х., Подешво И.В., Текуров Е.И., Кудрявцев В.В. // ФТП. 2003. Т. 37. Вып. 7. C. 82–83.

Журнал технической физики, 2005, том 75, 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.