Карданова З.И.
Соискатель, Кабардино-Балкарский государственный университет
ОБ АНОМАЛЬНОЙ ФОСФОРЕСЦЕНЦИИ ОРГАНИЧЕСКОГО ПОЛУПРОВОДНИКА
Аннотация
Исследуя люминесцентные свойства органических полупроводников, в частности поли-N-винилкарбазола, была обнаружена аномальная фосфоресценция, т.е. немонотонное убывание затухания, особенно у чистого. Область времён, характерных для аномалии, в случае с поли-N-винилкарбазолом меньше, чем у желатин.
Ключевые слова: органические полупроводники, фосфоресценция, поли-N-винилкарбазол, желатин.
Kardanova Z.I.
Graduate student, Kabardin-Balkar state university
ABOUT ABNORMAL PHOSPHORESCENCE OF ORGANIC SEMICONDUCTORS
Abstract
Investigating the luminescent properties of organic semiconductors, in particular poly-N-vinilcarbazol, the abnormal phosphorescence, i.e. nonmonotonic decrease of attenuation, was found, especially in the pure. The range of times, characteristic for abnormaliy, in the case with poly-N-vinilcarbazol is less, than for gelatin.
Keywords: organic semiconductors, phosphorescence, poly-N-vinilcarbazol, gelatin.
Широкое применение в электрофотографии и заслуживающим внимания является поли-N-винилкарбазол (ПВК), измерения проведены на двух образцах ПВК [1-5, 13-16], которые различались степенью чистоты, вследствие чего различной была и их электрофотографическая чувствительность, много большая у менее чистого образца.
Вполне отчетливо наблюдаются аномальная фосфоресценция у образцов ПВК, особенно для чистого. Как и следовало ожидать, область времен, характерных для аномалии, в случае ПВК существенно отличается от таковой в случае желатины.
Действительно, большая фотопроводимость ПВК по сравнению с желатиной свидетельствует либо, о более низкой концентрации ловушек фотоэлектронов в нем, либо о малой глубине ловушек, либо, наконец, о том и другом одновременно. Поэтому, время нахождения электронов в системе мелких ловушек после прекращения возбуждения, определяющее длительность наблюдаемой аномалии, должно быть невелико, и если для различных образцов желатины максимум аномалии соответствовал временам от нескольких десятых до целой секунды, то для ПВК он расположен при временах, на порядок меньших.
При сопоставлении результатов для ПВК и желатины можно отметить еще одну совпадающую особенность обеих веществ – антикорреляцию фосфоресцентных и фотографических характеристик. Что касается общих результатов работы, то они именно таковы, какие и ожидались: во-первых, обнаружено еще одно органическое вещество с аномальной фосфоресценцией, т.е. желатина в этом отношении не уникальна, а является представителем целого класса веществ, и, во – вторых, подтверждена ожидавшаяся связь аномальной фосфоресценции с фото проводниковыми свойствами.
Как показано выше, аномальная фосфоресценция, обнаруженная у желатины и других органических соединений, интерпретировалась как результат перераспределения электронов по мелким локальным уровням в запрещенной зоне. Чем дольше электроны находятся на этих уровнях и чем, следовательно, эффективнее система таких уровней, тем труднее должна происходить передача электронов желатиной микрокристаллам галогенида серебра в фотографической эмульсии. Если это действительно так, введение солей серебра непосредственно в желатину приведет к полному исчезновению или, по крайней мере, к значительному уменьшению аномалии, так как создается возможность для “отсасывания” электронов с мелких локальных уровней желатины путем перехода в зону проводимости Ag – соединений или на их локальные уровни.
Если в 10 % – ные растворы желатин всех типов ввести раствор AgNO3, то аномальная фосфоресценция исчезает, а длительность фосфоресценции существенно уменьшается, что свидетельствует о взаимодействии AgNO3 с желатиной. Такой же результат, получается при синтезе AgBr МК в растворе желатины, одновременно вливая растворы AgNO3 и KBr.
Влияние солей Ag, из которых AgNO3 находится в состоянии молекулярной дисперсности, а AgBr образует отдельную фазу, вполне сопоставимо по величине. Это означает, что определяющую роль в “отсасывании” электронов в обеих случаях играют связи желатины с серебром, скорее всего в ионной форме, но не с нитратом и не с бромидом.
Утверждение дополнительно подкрепляется еще и результатами опытов, в которых слои желатины с AgNO3 и AgBr засвечивались УФ – излучением до появления видимого почернения. Выделение фотолитического серебра приводит к тем же изменениям кинетики фосфоресценции образцов.
Для выяснения природы тех связей, которые служат каналом передачи электронов, [6-12, 17-19] проведены измерения инфракрасных (ИК) спектров тех же образцов, на автоматическом регистрирующем спектрометре ИКС-22. Как видно из рисунка 1, существенные и однотипные по характеру изменения по мере перехода от кривой 1 к кривым 2 и 3 обнаруживаются для четырех длинноволновых полос: 1410, 1340, 1205 и 1080 см-1, особенно для второй и четвертой из них. Полосы 1420 и 1220 см-1 в спектре чистой желатины принадлежат соответственно ионизованной и не ионизованной формам карбоксильной группы COOH, легко переходящей в COOMe, что должно сопровождаться длинноволновым сдвигом полос (в данном случае до 1410 и 1205 см-1) вследствие утяжеления группы. Следовательно, полученные результаты говорят в пользу связывания желатины с галогенидами или другими солями серебра через аспарагиновые остатки являющиеся основным поставщиком, как уже говорилось выше, группа COOH.
Рис. 1 – ИК – спектры поглощения чистой инертной желатины (1), полученной на ней примитивной AgBr-эмульсии (2),после лазерного экспонирования (3). Для удобства рассматривания кривых ординаты каждой следующей кривой сдвинуты относительно предыдущей
Итак, из всех изложенных результатов следует образование связей желатины с Ag, различных для двух форм дисперсности серебра – атомной и полиатомной (включая коллоидную). Та и другая, как следует из уже обсуждавшихся люминесцентных данных, участвуют в “отсасывании” электронов с мелких локальных уровней в запрещенной зоне желатины и передаче их в соединения серебра, в частности галогениды.
Используя полученные экспериментальные факты, построена теоретическая концепция возникновения аномальной фосфоресценции, у органических соединений рассматривая их как органический полупроводник.
Литература
- Картужанский А.Л, Азизов И.К. Спектральные и кинетические различия люминесценции фотографических желатин разных типов // Журнал прикладной спектроскопии. – 1973. – Т. 19. – № 5. – С. 872-876.
- Kartuzhanskii A.L., Azizov I.K. Spectral and Kinetic Differences in the Luminescence of Photographic Gelatins of Different Types // Journal of Applied Spectroscopy. – 1973. – Vol. 19. – № 5. – P. 1466 – 1470.
- Абазехов М.М., Азизов И.К., Картужанский А.Л. Фосфоресценция фотографических желатин, содержащих тиосульфат или сульфит // Журнал научной и прикладной фотографии и кинематографии. – 1975. – № 2. – С. 145-147.
- Азизов И.К. и др. Участие электронных уровней эмульсионного связующего в фотографическом процессе // Журнал научной и прикладной фотографии и кинематографии. – 1975. – Т. 20. – № 3. – С. 161-171.
- Азизов И.К., Картужанский А.Л. Аномальная фосфоресценция поли-N-винилкарбазола // Журнал научной и прикладной фотографии и кинематографии. – 1977. – Т. 22. – № 4. – С. 289-290.
- Азизов И.К. и др. Люминесцентное и ИК – спектральное проявление связей желатины с галогенидом серебра // Журнал научной и прикладной фотографии и кинематографии. – 1980. – № 1. – С. 11-14.
- Абазехов М.М., Азизов И.К., Картужанский А.Л., Лиев А.Х. О собственных полосах фотолюминесценции микрокристаллов AgBr фотографических эмульсий // Оптика и спектроскопия. – 1982. – Т. 52. – № 2. – С. 286-288.
- Liev A. Kh., Kartuzhanskii A.L., Azizov I.K. Structure of the IR Emission Band of Silver Sulfide Centers in AgBr Microcrystals // Optics and Spectroscopy. -1984. –Vol. 57. – № 5. – С. 572 – 573.
- Лиев А.Х., Картужанский А.Л., Азизов И.К. О структуре ИК-полосы свечения сульфидосеребряных центров на микрокристаллах AgBr // Оптика и спектроскопия. – 1984. – Т. 57. – № 5. – С. 938-939.
- Лиев А.Х., Картужанский А.Л., Азизов И.К. Фотолюминесценция и фотолиз в смешанных системах нитрита или бромида серебра с его сульфидом // Журнал научной и прикладной фотографии и кинематографии. – 1987. – Т. 32. – № 1. – С. 3-7.
- Azizov I.K., Liev A.Kh., Khokonov Kh.B. Optical Phenomena in Planar AgBr Microcrystals // Crystallography Reports. – 2003. –Vol. 48. – № 2. – P. 311-314.
- Azizov I.K. et al. Mechanical Deformation of Flat silver Bromide Microcrystals under Illumination // Crystallography Reports. – 2012. –Vol. 57. – № 7. – P. 920 – 922.
- Азизов И.К., Лизарова А.В., Юрченко А.Ф. Некоторые результаты применения люминесцентного метода к исследованию эмульсионных слоев цветных фотобумаг // Журнал научной и прикладной фотографии и кинематографии. – 1973. – Т. 18. – № 1. – С. 130-132.
14. Азизов И.К., Зайденберг Я.З., Картужанский А.Л., Яхонтская Л.П. К вопросу о механизме влияния родия на галогенидосеребряные эмульсии // Журнал научной и прикладной фотографии и кинематографии. – 1973. – Т. 18. – №3. – С. 203-205. - Азизов И.К., Белоус В.М., Картужанский А.Л. Люминесцентное исследование мелких уровней захвата электронов, участвующих в образовании скрытого фотографического изображения // Журнал научной и прикладной фотографии и кинематографии. – 1973. – № 2. – С. 125-127.
- Лиев А.Х., Ципинова А.Х., Пачев О.М., Азизов И.К. Люминесцентные исследования механизма спектральной сенсибилизации галогенидов серебра красителями // Вестник Кабардино-Балкарского государственного университета. – 1996. – № 1. – С. 201-207.
- Азизов И.К., Лиев А.Х., Хоконов Х.Б. Оптические явления в плоских МК галогенидов серебра // Кристаллография. – 2002. – № 6. – С. 346-349.
18. Азизов И.К., Белимготов Б.А. Люменесценция галогенидов серебра при комнатной температуре // Вестник Дагестанского научного центра РАН. – 2001. – № 12. – С. 42-46. - Азизов И.К., Ципинова А.Х. Механизм фотолиза в микрокристаллах галогенида серебра // Вестник Дагестанского научного центра РАН. – 2002. – № 1. – С. 37-39.
Загрузка...
