Исследование методами ЭПР и оптической спектроскопии природы метастабильных состояний, отвечающих за низкотемпературную люминесценцию солей тетрафенилбората

• Автор: Антонова, Ольга Викторовна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 125 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Глава I Обзор литературы Обьекты и меюды исследования

I 1 Структура и свойства солей аниона тетрафенилборага с различными катионами

1 1 1 Кристаллическая структура ЫН іВ(С т,Н,)і К(С(,Нф [(СНз)лВ(СбН-ч)4]

1 I 2 Водородные связи в солях I ФБ

1 1 3 Взаимодействие ионов теграфенилбората с водой и другими растворителями 16 1 14 Фотохимия тетрафенилборатов

1 15 С пектрофоіомеїрические исследования солей ТФБ

1 16 1 Ірименение солей ТФБ

1 2 Меюды исследования

I 2 I Меюцы люмнпесценпюн снекіроскомии

122 Метод ЭПР спектроскопии
1 3 Комплексы с образованием возбужденных состояний
1 З I Комплексы с переносом заря та
1 3 2 Окси юны
2 1 лава 2 Зксперимепіалвная час іь
2 1 Мезогшрныые сірхкіурьт
2 1 1 С и н і с з мс зопорнс і ы с і ру к т у р
2 1 2 Расчет распределения пор но размерам
2 2 Материалы оборудование и методы исследования
2 3 Методики синтеза
2 4 Меюдики подюювки образцов для исследования
2 5 Методика нанесения зо юіьіх кошакгных площадок на пленки ТФБА
3 Глава 3 Резх'чыаил
3 1 С пик і ры ОШМЧССКОІО мої лощения
3 2 ИК-епектроекопия
3 3 Спектры возбхж тения люминесценции и фотолюминесценции солей ТФБ
3 4 01ІР иссле товапия
34 1 ОГІР эксперимен і меюдика создания возбужденных соиояний
3 4 2 Исследование методом 01ІР облученных УФ-светом водных растворов ТФБ
солей и бензола при І 77К
3 4 3 Океиернмен і ы со спиновой ловушкой
3 4 4 Влияние размера часіиц солей теїрафенилбораіа на спектры ОПР
3 4 5 Зависимое і ь ин іенеивное і и ЭПР епект ров от дли іельнос і и облучения
3 4 6 Расчет копичесіва парамагнитных центров
3 4 7 Зависимость интенсивности ЭПР спектров от температуры отжига
3 4 8 Кинеїичесміс псе іе товамия при низкотемпературном отжите
3 4 9 ( пек і ры термо ІЮМІМІССЦСНЦПІ1
34 10 Влияние злектрическою моля на спек і ры ЭПР
3 5 Обсу ж теине резулыдю»
4 Выводы
5 С писок ли тера і у ры

Сокращения и условные обозначения
Вгу*58 - торговое название поверхностно-активного вещества блок-
сополимерацетил-полиэтиленгликоль
СТАВ — цетилтримстиламмония бромид
ЕЮІІ — этанол (Сії ВОН)
Ріигопіс Р123 —торговое название поверхностно-активного вещества (ПАВ)
блок-сополимера полиэтиленгликоль-полипропиленгликоль-
полиэтиленгликоль
ТЕОБ — тетраэтоксилан
ВЗ - валентная зона
ВЛ - возбуждение люминесценции
ДФПГ -1,1-дифенил-2-никрил-гидрозил
33 - запрещенная зона
ЗП - зона проводимос ти
ИК-снектроскония - инфракрасная спектроскопия ТЛ - термолюминесценция ТФБ - тетрафен и лборат
ТФБА - тетрафен и лборат аммония (ММіВ(СбН5)і)
ТФБК - тетрафенилборат калия (КВ(С6115Т)
ТФБН — тетрафенилборат натрия (ПаВ(С6Н5).|)
ТФБТМА - тетрафенилборат тетраметиламмония ([(СНф.][В(С6Н5)4])
ФЛ - фотолюминесценция
ЭПР - электронный парамагнитный резонанс

Введение.
Актуальность работы. Основные направления развития современного маїериаловедения связаны как с разработкой новых функциональных маїериа-лов на основе обьемных крисіаллов, так и с разработкой методов синтеза нано-размерных материалов с заданными свойствами. Особое внимание уделяется созданию материалов, свойствами которых можно управлять с помощью внешних воздействий мат пинтою, электрическою и электромат ни итого полей и температурой, іак как такие материалы востребованы для практических приложений. В последнее время паблюдасіся росі числа публикаций, посвященных изучению свойств вещее і в при переходе от макро- к наноразмерам, так как оказалось, чю папоразмерные частицы некоторых материалов демонстрируют уникальные каталитические, адсорбционные и оптические свойства. Развитие микроэлектроники потволяеі продвигаться все дальше и дальше в область наноразмеров, по в то же время, очень остро вс гае г проблема межсоединений и громоздких контактных групп. Для решения мой проблемы в последние годы прорабатывается вариант использования света для записи информации и люминесценции для ее считывания.
В резулыате наших исследований показано, что одним из классов веществ, для которых возможен эгот вариант записи и считывания информации, являются соли іеграфепилбораіа (ТФБ) Характеризация солей іеірафспилбората, синтезируемых в Иі IX СО РАН, позволила обнаружить необычную интенсивную люминесценцию при т см пера і урс Г-7 7 К, которой обладают эти соединения. Исследования причин появления интенсивной низкотемпературной люминесценции показали, что за ее появление ответственны мсгасгабилытые состояния в запрещенной зоне (33). Особенностью состояний отвечающих за низкотемпературную люминесценцию I ФБ является их аннигиляция при повышении температуры, не приводящая к изменению кристаллической структуры Подобные свойства ранее наблюдались для аморфного нитрида кремния, используемого в современных флепт-накопиіелях для записи и считывания информации [1]. Поэтому исследование природы метасіабильньтх состояний солей ТФБ, оіве-

спин-спиновые взаимодействия. К ним относят магнитные диполь-дипольные и обменные взаимодействия между парамагнитными частицами.
Выше были рассмотрены взаимодействия парамагнитных ионов с внешними магнитными полями, рассматривая их индивидуально и игнорируя взаимодействия между ними. Наиболее простым и очевидным при рассмотрении магнитных диполей является диполь-дипольное взаимодействие. Если известны положение иона в кристаллической решетке и его магнитные свойства, то магнитное диполь-дипольное взаимодействие можно вычислить достаточно точно. На каждую парамагнитную частицу наряду с внешним полем Н0 действует локальное поле Н|0С, создаваемое окружающими магнитными частицами. Между ними существует заметное взаимодействие, поскольку поле, создаваемое соседом, имеет порядок Н|0С.~р/г Таким образом, в первом приближении диполь-дипольное взаимодействие совпадает с взаимодействием между двумя локализованными магнитными моментами.
Из классической теории известно, что энергия XV двух точечных магнитных диполей т„ т,, находящихся на расстоянии г:
Для пары изотропных диполей m=-g,fiSl, ml=-gl/ЗSl, поэтому энергию взаимодействия можно переписать в операторном виде:
Но это выражение касается двух точечных диполей. В большинстве случаев неспаренные электроны делокализованы на атомы ближайшего окружения. Если это распределение сферически симметрично, то из простой магнитостатической теории следует, что магнитный потенциал, создаваемый во внешних точках, такой же, как и от точечного диполя, расположенного в центре распределения. Если распределение не обладает сферической симметрией, то магнитный потенциал можно разложить в ряд, где основной член соответствует потенциалу эквивалентного точечного диполя.
Так же существует обменное взаимодействие, которое непосредственно
(16)