Книги по разным тема Pages     | 1|   ...   | 2| 3| 4| 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 Ч 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: = 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 Ч 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 Ч такие, как кислород, высшие фуллерены, наподтверждающие появление ковалентных связей между рушение структурного порядка, Ч 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)

имеризованное 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:p>

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| 4| 5| 6|   ...   | 10|    Книги по разным тема