Структура та оптичні властивості плівок фулеренів при легуванні і опроміненні - Автореферат

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наукРобота виконана у Київському національному університеті імені Тараса Шевченка. Науковий керівник: Куліш Микола Полікарпович, доктор фізико-математичних наук, професор Київський національний університет імені Тараса Шевченка, завідувач кафедри фізики функціональних металів. Офіційні опоненти: Крайчинський Анатолій Миколайович, доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Інститут фізики НАН України, провідний науковий співробітник. Романюк Борис Миколайович, доктор фізико-математичних наук, професор, Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Захист відбудеться 28 березня 2005 року о 14-30 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.23 в Київському національному університеті імені Тараса Шевченка (03680, м.Дані кристалічні фази із-за великих розмірів молекул фулеренів мають значні параметри гратки і тому в їх міжвузлових положеннях легко можуть розміщуватися домішкові атоми металів та молекул газів. На даний час найбільш вивчено перетворення кристалічної структури фулеренів, які повязані з їх полімеризацією, коли при збудженні молекул між ними генеруються ковалентні звязки з утворенням ланцюгів фулеренів. Число таких досліджень незначне і вони, в основному, зосереджені лише на вивченні морфології твердих плівок, структури нових фазових утворень, електропровідності і не торкаються визначення механізмів впливу домішкових атомів на електронну структуру і оптичні властивості фулеренів. Для вирішення поставленої мети розвязувалися наступні задачі: приготування методом вакуумної конденсації плівкових зразків фулеренів С 60 і С 70 на різних підкладинках і проведення легування киснем шляхом термічного відпалу; визначення методами просвічуючої, високороздільної, растрової електронної, атомно-силової мікроскопії морфології, а також вивчення методами електронної і рентгенівської дифрактометрії кристалічної структури при різних умовах відпалу плівок фулеренів С 60, С 70 і Cu-С 60; дослідження методами раманівського розсіяння, фотолюмінесценції і еліпсометричної спектроскопії оптичних властивостей плівок фулеренів С 60, С 70, Cu-С 60 при відпалі; проведення методом кластерного розкладу функцій Гріна з застосуванням теорії багатократного розсіяння розрахунків густини електронних станів, вільної енергії, переносу зарядів, оптичної провідності в плівках С 60, Cu-С 60, легованих киснем; вивчення методом мало кутової рентгенівської дифрактометрії впливу ?-опромінення на адсорбційні характеристики активованих вуглецевих волокон; дослідження дозової залежності радіаційної модифікації кристалічної структури та оптичних властивостей плівок фулеренів С 60 при високоенергетичному електронному опроміненні. Першопринципні розрахунки електронної структури та оптичної провідності твердих фулеренів С 60, легованих домішковими атомами, виконані із застосуванням методу кластерного розкладу функцій Гріна, показують, що розміщення атомів міді в положеннях інтеркаляції приводить до значного переносу d-електронів міді на каркас фулеренів, який забезпечує появу сильної кулонівської взаємодії між просторово рознесеними іонами міді та фулеренів.Кластерна будова цих молекул визначає високі значення енергії спорідненості до електронів (2,667 ЕВ для С 60) і низькі величини енергії іонізації (7,57 ЕВ для С 60), що вказує на сильні електроакцепторні і електродонорні властивості. Кисень може вступати у хімічну взаємодію з атомами вуглецю фулеренів, що із-за послаблення міжвуглецевих звязків на каркасі фулеренів приводить до появи локальних статичних спотворень. Так як при вказаному відпалі концентрація молекул кисню в інтеркальованому стані зростає, то очевидно, що втрата твердими фулеренами властивостей лише молекулярних кристалів обумовлена обміном зарядами між молекулами С 60 і кисню, тобто появою кулонівської міжмолекулярної взаємодії. Якісно поведінка оптичної провідності плівок С 70 у порівнянні з плівками С 60 залишається незмінною, тому і в плівках С 70 інтеркальований кисень сприяє виникненню додаткової кулонівської міжмолекулярної взаємодії, але в меншій мірі чим для плівок С 60. Як і в плівках С 60, кисень в плівках С 70 виступає акцепторною домішкою, що при появі кулонівських сил приводить до зменшення концентрації електронів і, відповідно, інтенсивності високоенергетичної смуги .

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ