Поверхневі електромагнітні хвилі в шарах молекул, що адсорбовані на поверхні твердого тіла - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИАВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук Роботу виконано в Інституті фізики напівпровідників ім. Науковий керівник:доктор фізико-математичних наук Лозовський Валерій Зіновійович Київський національний університет ім. Офіційні опоненти:доктор фізико-математичних наук, професор Дмитрук Микола Леонтійович Інститут фізики напівпровідників ім. Захист дисертації відбудеться 21 вересня 2007 р. о 1415 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.199.01 в Інституті фізики напівпровідників ім.Зокрема це можуть бути молекули органічних барвників, що характеризуються високими значеннями перерізу поглинання світла та квантового виходу люмінесценції, а спектри поглинання та люмінесценції цих молекул, як правило, знаходяться у видимій чи інфрачервоній ділянці спектру [2]. Усе це обумовлює перспективність використання фізадсорбованих шарів органічних барвників у пристроях молекулярної електроніки, що в свою чергу потребує проведення досліджень по вивченню фізики системи “молекулярний шар - поверхня твердого тіла”. Таким чином побудова моделей, які описують молекулярні покриття у системах з ідеальними пласкими межами розділу та подальше теоретичне дослідження на їх основі умов збудження ПЕХ разом із вивченням впливу параметрів адсорбованого шару на спектральні властивості цих хвиль, є важливою та актуальною проблемою. Реалізація поставленої мети передбачає розвязання таких наукових завдань: 1.На основі аналізу електродинамічної функції лінійного відгуку системи “адсорбований молекулярний шар-тверде тіло” на зовнішнє електромагнітне поле дослідити можливість збудження ПЕХ у такій системі та вивчити вплив фізичних характеристик системи на дисперсійні властивості та спектр поглинання таких хвиль. Розробити теорію лінійного відгуку для системи “молекулярний шар - поверхня фазообертаючого дзеркала (ФОД)” і на його основі дослідити можливість збудження та спектральні особливості ПЕХ у такій системі; вивчити можливість зовнішнього керування їх властивостями.У першому розділі-“Поверхневі електромагнітні хвилі у шарах молекул адсорбованих на поверхні твердого тіла” - вивчається можливість збудження ПЕХ на поверхні ізотропного твердого тіла (ТТ), яка містить фізадсорбований молекулярний шар та досліджуються окремі характеристики таких хвиль в межах формалізму лінійного відгуку системи “молекулярний шар-тверде тіло” на зовнішнє електромагнітне поле [9], полюсна частина якого визначає весь спектр ПЕХ, що можуть бути збуджені у такій системі: , (1) де - тензор поляризованості окремої адсорбованої молекули, n - концентрація молекул на поверхні адсорбенту, - електродинамічна функція Грина системи адсорбент-зовнішнє середовище, l - відстань між молекулярним шаром та поверхнею адсорбенту. Зокрема при збудженні ПЕХ р-поляризованим світлом в молекулярному шарі, адсорбованому на поверхні легованого напівпровідника, при ступенях покриття близьких до моношарових, було виявлено, що така система може вести себе подібно до фотонного кристалу [11] демонструючи виникнення щілини в спектрі поглинання, що проілюстровано на рис.1, де піки А, В, та С відповідають за поглинання, повязане із збудженням відповідної ПЕХ, а пік D відповідає дисипації енергії за рахунок латеральних взаємодій в адсорбаті [9], але прямо не повязаний із збудженням поверхневої моди у системі (тут і далі ). Дане дослідження базувалось на аналізі мінімуму функції вільної енергії системи неполярних молекул записаної із врахуванням диполь-дипольної взаємодії в площині адсорбованого шару: (2) де - дипольний момент молекули шару - двохвимірний вектор у площині ХОУ, l - відстань молекули до поверхні адсорбенту, - тензор статичної поляризованості молекули адсорбату, в - коефіцієнт, що визначає нелінійні властивості молекули покриття, - функція Грина адсорбенту. Аналіз (2) показав зокрема, що у досліджуваній системі існують дві орієнтаційні фази поляризації дипольного моменту молекул адсорбату, в залежності від концентрації молекул n в адсорбованому шарі: “легковісна”, що характеризується дипольним моментом спрямованим по осі перпендикулярній площині адсорбенту, яка реалізується при низьких ступенях покриття , і “легко-площинна”, що характеризується дипольним моментом розташованим в площині, паралельній до поверхні адсорбенту, та яка реалізується при високих ступенях покриття ( - критичне значення концентрації, , =(e-1)/(e 1), e - статична діелектрична проникливість адсорбенту).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ