Сравнение рамановского рассеяния в неполимеризованных и фотополимеризованных фуллереновых пленках в диапазоне температур 5–300 К

Исследованы спектры рамановского рассеяния света неполимеризованной и фотополимеризованной фуллереновых пленок в области Ag(2) моды (диапазон энергий 1380–1500 см−¹) при температурах от 5 до 300 К. Обнаружено, что кривая температурной зависимости энергии Ag(2) моды в неполимеризо...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Published in:	Физика низких температур
Date:	2016
Main Authors:	Песчанский, А.В., Гламазда, А.Ю., Плохотниченко, А.М., Карачевцев, В.А.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2016
Subjects:	Наноструктуры при низких температурах
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/129341
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Сравнение рамановского рассеяния в неполимеризованных и фотополимеризованных фуллереновых пленках в диапазоне температур 5–300 К / А.В. Песчанский, А.Ю. Гламазда, А.М. Плохотниченко, В.А. Карачевцев // Физика низких температур. — 2016. — Т. 42, № 12. — С. 1462-1470. — Бібліогр.: 40 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1860029231838265344
author	Песчанский, А.В. Гламазда, А.Ю. Плохотниченко, А.М. Карачевцев, В.А.
author_facet	Песчанский, А.В. Гламазда, А.Ю. Плохотниченко, А.М. Карачевцев, В.А.
citation_txt	Сравнение рамановского рассеяния в неполимеризованных и фотополимеризованных фуллереновых пленках в диапазоне температур 5–300 К / А.В. Песчанский, А.Ю. Гламазда, А.М. Плохотниченко, В.А. Карачевцев // Физика низких температур. — 2016. — Т. 42, № 12. — С. 1462-1470. — Бібліогр.: 40 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Физика низких температур
description	Исследованы спектры рамановского рассеяния света неполимеризованной и фотополимеризованной фуллереновых пленок в области Ag(2) моды (диапазон энергий 1380–1500 см−¹) при температурах от 5 до 300 К. Обнаружено, что кривая температурной зависимости энергии Ag(2) моды в неполимеризованной пленке С₆₀ испытывает перегиб при прохождении ориентационного фазового перехода (ОФП). В отличие от неполимеризованной пленки энергия мономеров, димеров, линейных цепочек и тримеров фуллеренов в фотополимеризованной пленке монотонно возрастает при понижении температуры. Показано, что различие между энергией Ag(2) моды мономера в фотополимеризованной пленке и энергией Ag(2) моды неполимеризованного С₆₀ возникает ниже температуры стуктурного фазового перехода TC. Это различие обусловлено проявлением ОФП в неполимеризованной пленке, в то время как в полимеризованной пленке этот переход отсутствует. Выявлено, что температура ОФП для неполимеризованной пленки (TC ~ 235 К) смещена в область более низких температур по сравнению с монокристаллом. Предполагается, что такое смещение температуры перехода связано с влиянием подложки на свойства пленки, а также возможной интеркаляцией атмосферного О₂ или N₂ в октаэдрические пустоты фуллерита. Досліджено спектри раманівського розсіювання світла неполімеризованої та фотополімеризованої фулеренових плівок в області Ag(2) моди (діапазон енергій 1380–1500 см−¹ ) при температурах від 5 до 300 К. Знайдено, що крива температурної залежності енергії Ag(2) моди в неполімеризованій плівці С₆₀ має перегин при проходженні орієнтаційного фазового переходу (ОФП). На відмінність від неполімеризованої плівки, енергія мономерів, димерів, лінійних ланцюжків і тримерів фулеренів в фотополімеризованій плівці монотонно зростає із зниженням температури. Показано, що різниця між енергією Ag(2) моди мономеру в фотополімеризованій плівці та енергією Ag(2) моди неполімеризованого С₆₀ виникає нижче температури стуктурного фазового переходу TC. Ця різниця обумовлена проявом ОФП в неполімеризованій плівці, в той час як у полімеризованій плівки цей перехід відсутній. Виявлено, що температура ОФП для неполімеризованої плівки (TC ~ 235 К) зміщена в область більш низьких температур порівняно з монокристалом. Передбачається, що таке зміщення температури пов’язано з впливом підкладки на властивості плівки, а також з можливою інтеркаляцією атмосферного О₂ або N₂ в октаедричні пустоти фулерита. Raman spectra of non-polymerized and photo-polymerized fullerene films are studied in the region of the Ag(2) mode (energy range 1380–1500 cm−¹) at temperatures of 5–300 K. The temperature dependence of the energy of the Ag(2) mode for non-polymerized C₆₀ films undergoes an inflection on passing through the orientational phase transition. As opposed to the case of non-polymerized film, the energy of the monomers, dimers, linear chains, and trimers of fullerenes in photo-polymerized films increases monotonically as the temperature is lowered. It is shown that a difference in the energies of the Ag(2) mode for the monomer in photo-polymerized films and for the monomer in non-polymerized C₆₀ appears below the structural phase transition temperature T C. This difference is caused by the appearance of an orientational phase transition in the non-polymerized film ( TC ∼ 235 K), while this transition is absent in the polymerized film. It has been found that the temperature of the orientational phase transition for the non-polymerized film ( TC ~ 235 K) is shifted to lower temperatures compared to the single crystal. It is proposed that this shift in the transition temperature is related to the effect of the substrate on the properties of the film, as well as to possible intercalation of atmospheric O₂ or N₂ in octahedral voids of the fullerite.
first_indexed	2025-12-07T16:51:30Z
format	Article
fulltext	Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2016, т. 42, № 12, c. 1462–1470 Сравнение рамановского рассеяния в неполимеризованных и фотополимеризованных фуллереновых пленках в диапазоне температур 5–300 К А.В. Песчанский1, А.Ю. Гламазда1,2, А.М. Плохотниченко1, В.А. Карачевцев1 1Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина НАН Украины пр. Науки, 47, г. Харьков, 61103, Украина E-mail: peschansky@ilt.kharkov.ua 2Department of Physics, Chung-Ang University, Seoul 156–756, South Korea Статья поступила в редакцию 3 июня 2016 г., опубликована онлайн 24 октября 2016 г. Исследованы спектры рамановского рассеяния света неполимеризованной и фотополимеризованной фуллереновых пленок в области Ag(2) моды (диапазон энергий 1380–1500 см–1) при температурах от 5 до 300 К. Обнаружено, что кривая температурной зависимости энергии Ag(2) моды в неполимеризованной пленке С60 испытывает перегиб при прохождении ориентационного фазового перехода (ОФП). В от- личие от неполимеризованной пленки энергия мономеров, димеров, линейных цепочек и тримеров фул- леренов в фотополимеризованной пленке монотонно возрастает при понижении температуры. Показано, что различие между энергией Ag(2) моды мономера в фотополимеризованной пленке и энергией Ag(2) моды неполимеризованного С60 возникает ниже температуры стуктурного фазового перехода TC. Это различие обусловлено проявлением ОФП в неполимеризованной пленке, в то время как в полимеризо- ванной пленке этот переход отсутствует. Выявлено, что температура ОФП для неполимеризованной пленки (TC ~ 235 К) смещена в область более низких температур по сравнению с монокристаллом. Пред- полагается, что такое смещение температуры перехода связано с влиянием подложки на свойства плен- ки, а также возможной интеркаляцией атмосферного О2 или N2 в октаэдрические пустоты фуллерита. Досліджено спектри раманівського розсіювання світла неполімеризованої та фотополімеризованої фулеренових плівок в області Ag(2) моди (діапазон енергій 1380–1500 см–1) при температурах від 5 до 300 К. Знайдено, що крива температурної залежності енергії Ag(2) моди в неполімеризованій плівці С60 має перегин при проходженні орієнтаційного фазового переходу (ОФП). На відмінність від неполіме- ризованої плівки, енергія мономерів, димерів, лінійних ланцюжків і тримерів фулеренів в фотополімери- зованій плівці монотонно зростає із зниженням температури. Показано, що різниця між енергією Ag(2) моди мономеру в фотополімеризованій плівці та енергією Ag(2) моди неполімеризованого С60 виникає нижче температури стуктурного фазового переходу TC. Ця різниця обумовлена проявом ОФП в неполі- меризованій плівці, в той час як у полімеризованій плівки цей перехід відсутній. Виявлено, що темпера- тура ОФП для неполімеризованої плівки (TC ~ 235 К) зміщена в область більш низьких температур порі- вняно з монокристалом. Передбачається, що таке зміщення температури пов’язано з впливом підкладки на властивості плівки, а також з можливою інтеркаляцією атмосферного О2 або N2 в октаедричні пустоти фулерита. PACS: 78.66.Tr Фуллерены и родственные материалы, тонкие пленки, оптические свойства. Ключевые слова: пленки С60, фотополимеризация, рамановская спектроскопия. Введение Благодаря своим уникальным физическим и хими- ческим свойствам фуллерены являются чрезвычайно перспективным материалом для различных приклад- ных применений. Несмотря на большое число публи- каций по этому материалу за последние годы, ряд фи- зических характеристик фуллерена все еще недоста- точно хорошо изучен, а некоторые результаты имеют неоднозначную трактовку. Отметим, что спектральные © А.В. Песчанский, А.Ю. Гламазда, А.М. Плохотниченко, В.А. Карачевцев, 2016 Сравнение рамановского рассеяния в неполимеризованных и фотополимеризованных фуллереновых пленках методы, используемые для характеризации фуллерена, занимают заметное место в этих исследованиях [1]. Так, колебательная спектроскопия играет важную роль, поскольку позволяет получать информацию о структуре монокристаллов и пленок, выявить влияние темпера- туры на их свойства. Отметим ряд работ, посвященных неполимеризованному С60, в которых исследовались колебательные спектры, полученные при различных температурах [2–9]. Полимеризация фуллерена рассматривается как ме- тод, который может существенно расширить диапазон его практического использования [10–15]. Полимери- зация фуллерена происходит при высоких давлениях и высоких температурах [16–18], а также при облучении ультрафиолетовым (УФ) светом [19–23]. Анализу спек- тральных свойств фотополимеризованного С60 посвя- щен ряд работ (см., например, [19–21,24–28]). Согласно рентгеноструктурным данным [29], в по- рошковых образцах С60 при TC ~ 249 К происходит ориентационный фазовый переход (ОФП) из ориента- ционно-неупорядоченной фазы, в которой молекулы С60 могут свободно вращаться, 5 hT ( 3Fm m) (z = 1) в ориен- тационно-упорядоченную фазу 6 hT ( 3Pa ) (z = 4) [8]. По нейтронографическим исследованиям [30], выполнен- ным на порошковых образцах С60, указанный ОФП про- исходит при 260 К. При этом ниже TC в ориентационно упорядоченной фазе молекулы С60 осями 3-го порядка ориентированы вдоль четырех пространственных диа- гоналей кубической решетки. При повороте вокруг осей С3 молекулы поочередно оказываются в шести ориентационных потенциальных минимумах. Эти со- стояния соответствуют двум минимумам энергии вза- имной ориентации: более выгодная, когда одна из осей пятого порядка молекулы направлена к середине одной из двойных связей соседней молекулы (пентагонные конфигурации молекул), и менее выгодная, когда ось третьего порядка молекулы направлена к центру двой- ной связи соседней молекулы (гексагонные конфигу- рации). По мере понижения температуры уменьшается частота перескоков молекул и изменяется концентра- ционное соотношение этих двух ориентационных со- стояний от 0,63 до 0,37 при Т ~ 260 К, до 0,83 на 0,17 при Т ~ 90 К [30]. Кроме того, температурная зависи- мость параметра решетки в районе 155 К [30] имеет характерный излом, которому на температурной зави- симости линейного коэффициента расширения соответ- ствует незначительная особенность [31]. Считается, что аномалия при 155 К обусловлена замораживанием вращательного движения молекул, приводящим к нача- лу формирования в С60 стекольного состояния [31,32]. При температуре ~ 90 К происходит переход в стекло- образное состояние, в котором любые вращения моле- кул С60 отсутствуют [30,31]. Одним из наиболее распространенных методов ис- следования свойств фуллеренов является метод рама- новского рассеяния света, в котором часто для оценки влияния окружения на исследуемые молекулы изуча- ется поведение наиболее чувствительной, так называе- мой тангенциальной Ag(2) моды, связанной с пинч- колебаниями пентагонов фуллерена, и которая наблю- дается в частотном диапазоне 1460–1470 см–1 [24]. Структурный ОФП в монокристаллах С60 исследовал- ся методом рамановской спектроскопии в работах [3–5]. Так, в работе [3] было показано, что температура ОФП составляет 252 К. При этом энергия Ag(2) моды при переходе через ОФП в низкотемпературной фазе уве- личивалась. Следует отметить, что в работе [4] темпе- ратура ОФП в кристаллическом С60 была определена как 260 К. Спектральный анализ полосы, соответству- ющей этой моде, был выполнен в работе [5]. Согласно этому исследованию, ни частотное положение, ни полу- ширина полосы, отвечающей Ag(2) моде, не изменялись при переходе через ОФП. При этом выше TC = 256 К наблюдалось значительное увеличение полуширины для ряда Hg мод [5]. Исследования поликристаллической пленки С60 [9] показали, что ОФП происходит при температуре ~ 244 К. В работе [28], в которой изучались пленки с разной степенью фотополимеризации, нами показано, что в об- разцах с большей степенью фотополимеризации линия, соответствующая Ag(2) моде неполимеризованной фа- зы с энергией 1468 см–1, при 5 К смещена на ~ 2,8 см–1 в область более высоких энергий по сравнению с непо- лимеризованным образцом. В то же время выявлено, что при комнатной температуре энергия Ag(2) моды не- полимеризованного С60 близка по величине к энергии этой моды мономера в фотополимеризованной пленке. Эти экспериментальные наблюдения ставят вопрос о том, при каких температурах наступает расхождение в величинах энергии Ag(2) моды в двух состояниях. Существенное различие между энергиями Ag(2) моды неполимеризованной фазы и энергией этой моды моно- мера в фотополимере при низких температурах, а так- же некоторые противоречивые данные по исследованию ОФП методом рамановской спектроскопии послужи- ли нам мотивацией для проведения более детального исследования температурного поведения рамановских спектров как неполимеризованной, так и фотополиме- ризованной фуллереновых пленок. В настоящей работе мы акцентировали внимание на температурных иссле- дованиях (5–300 К) рамановского спектра этих пленок в области Ag(2) моды, которая чувствительна как к ОФП, так и к степени фотополимеризации фуллерена. Образцы и методика измерений Пленки фуллерена получались путем термического испарения фуллеренового порошка из углеродной ячей- ки Кнудсена при температуре 450–500 οC. В экспери- менте использовался С60 (99,5% чистоты) производства Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2016, т. 42, № 12 1463 А.В. Песчанский, А.Ю. Гламазда, А.М. Плохотниченко, В.А. Карачевцев компании Fullerene Technology Co (Санкт-Петербург, Россия) без дополнительной очистки. Перед напыле- нием порошок предварительно дегазировался в тече- ние 3–4 часов в высоком вакууме (6·10–7 Торр) при температуре 200 οC. Скорость осаждения С60 варьиро- валась в диапазоне 1–5 нм/мин. Температура подложки (кремний) контролировалась с помощью термопары и не превышала 70 °C. Толщина пленки определялась с помощью кварцевых микровесов и составляла 0,5 мкм. Для получения однородных по степени полимери- зации пленок по всему объему напыление С60 проис- ходило одновременно с облучением пленки УФ светом в вакуумной камере [21]. В качестве источника света использовалась ртутная лампа мощностью 1000 Вт с CoSO4 фильтром. Степень полимеризации изучаемых пленок, которая составляла ~95%, контролировалась по интегральной интенсивности рамановской линии на частоте 1469 см–1 (Ag(2) мода) при 300 К. При этом спектры нормировались на интегральную интенсив- ность 1424 см–1 полосы (Hg(7) мода), характерную как для неполимеризованного, так и для фотополимеризо- ванного C60 и практически не зависящую от степени полимеризации [21]. Резонансные рамановские спектры возбуждались ар- гоновым лазером мощностью 125 мВт (Lexel 95, USA) линией 488 нм и He-Ne лазером мощностью 20 мВт ли- нией 632,8 нм. Луч лазера фокусировался в пятно раз- мером ~ 0,2×0,6 мм. Перегрев в лазерном пятне при использовании аргонового лазера оценивался по соот- ношению интенсивностей стоксовой и антистоксовой компонент линии 272 см–1 (Hg(1) мода) при 105 К. Оценки показали, что перегрев образца при использо- вании аргонового лазера составляет не более 20 К, а He-Ne лазера ~1–2 К. Рассеянный свет от образца анали- зировался с помощью двойного монохроматора ДФС-52 и регистрировался охлаждаемым CCD детектором. Спектральные исследования проводились в оптическом криостате, в котором образец находился в парах гелия при температуре от 5 до 300 К. Экспериментальные результаты и обсуждение На рис. 1 представлена температурная эволюция спек- тров рамановского рассеяния для неполимеризованной пленки фуллерена в области Ag(2) моды (1469 см–1), по- лученная в диапазоне температур 5–295 К. При пони- жении температуры наблюдается спектральный сдвиг и полоса, отвечающая этой моде, становится более уз- кой. На рис. 2 приведена температурная зависимость энергии Ag(2) моды этой пленки для указанного диапа- зона температур. Спектры получены с использованием He-Ne лазера, что позволило увеличить спектральное разрешение, свести к минимуму перегрев образца и предотвратить фотополимеризацию пленки фуллерена выше TC. Периодически проводился контроль положе- ния монохроматора по записи сигнала от неоновой лам- пы. Это дало возможность определить энергию Ag(2) моды с точностью не хуже ± 0,1 см–1. Как видно на рис. 1 и 2, при понижении температу- ры от комнатной до ~ 235 К энергия Ag(2) моды для неполимеризованной пленки фуллерена увеличивается примерно на 1 см–1. При дальнейшем понижении тем- пературы энергия этой моды начинает уменьшаться, и при 5 К значение энергии на ~ 1,5 см–1 меньше относи- тельно максимального значения при 235 К. В раманов- ском спектре наблюдается плавное прохождение ОФП, который происходит в виде изменения направления температурной эволюции Ag(2) моды, что слабо корре- лирует с нейтронографическими исследованиями кри- Рис. 1. Температурное поведение рамановских спектров непо- лимеризованной пленки фуллерена на кремниевой подложке в области Ag(2) моды. Спектры получены при возбуждении He-Ne лазером с длиной волны 632,8 нм. Температурная эво- люция получена при охлаждении образца. Спектральное разрешение 1,6 см–1. 1464 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2016, т. 42, № 12 Сравнение рамановского рассеяния в неполимеризованных и фотополимеризованных фуллереновых пленках сталлов С60, у которых наблюдались резкие изменения структурных параметров элементарной ячейки [30] при прохождении ОФП. Отсутствие ожидаемого скачка энер- гии для этой моды при переходе через ОФП, вероятнее всего, связано с тем, что, в отличие от монокристаллов, пленка состоит из набора кристаллитов различного раз- мера [20], у которых температура ОФП может варьиро- ваться в некотором температурном диапазоне. Смеще- ние температуры ОФП в низкотемпературную область относительно ожидаемых значений, по всей видимости, связано с влиянием подложки. Коэффициенты линей- ного теплового расширения фуллерена и кремния до- вольно сильно разнятся (у поверхностного слоя пленки C60 этот коэффициент имеет значение 60·10–6 К–1 [33], а у кремния в 12 раз меньше). Изменение температуры пленки фуллерена более чем на 100 К (относительно температуры подложки при испарении C60 до темпера- туры ОФП) приводит к появлению значительного на- пряжения в пленке, которое создает «отрицательное» давление, способное существенно понизить температуру ФП [34,35]. Оценки показывают, что понижение тем- пературы ОФП при этом может достигать более 10 К. Кроме того, к понижению температуры ОФП может приводить и возможная интеркаляция молекулярного ат- мосферного О2 или N2 в октаэдрические пустоты фул- лерита [36,37]. Отметим, что каких-либо аномалий в области пере- хода фуллерена в стеклообразное состояние (~ 90 К), мы не наблюдали в пределах точности наших измере- ний. Заметная асимметрия изучаемой полосы при низ- кой температуре (рис. 1) связана с появлением ниже TC дополнительной Тg моды на частоте 1470,0 см–1 вслед- ствие увеличения объема примитивной ячейки при ОФП [8,28]. Для фотополимеризованной пленки фуллерена темпе- ратурная эволюция спектров в диапазоне 1410–1490 см–1 представлена на рис. 3. При 5 К запись спектра прово- дилась при расфокусированном лазерном луче для ми- нимизации перегрева Ar+ лазером. Спектры при других температурах, показанные на рисунке, приведены с учетом перегрева полимеризованного образца в облу- чаемом пятне. Спектр, зарегистрированный при ком- натной температуре, имеет наименьшее значение шу- мов благодаря более длительному накоплению сигнала рассеяния. На рис. 4 представлена декомпозиция рама- новского спектра этой пленки, полученного при 300 К, т.е. его разложения на ряд линий, каждая из которых представляет собой свертку функций Лоренца и Гаус- са. Выбор такой свертки функций связан с тем, что при малой собственной полуширине (полная ширина на по- Рис. 2. Температурное поведение энергии Ag(2) моды в непо- лимеризованной пленке фуллерена на кремниевой подложке при охлаждении. Рис. 3. Температурное поведение рамановских спектров фо- тополимеризованной пленки фуллерена на кремниевой под- ложке в области Ag(2) моды. Спектры получены при возбуж- дении Ar+ лазером с длиной волны 488 нм. Спектральное разрешение 3,0 см–1. Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2016, т. 42, № 12 1465 А.В. Песчанский, А.Ю. Гламазда, А.М. Плохотниченко, В.А. Карачевцев ловине высоты) линии она наблюдается в виде аппа- ратной функции прибора, которая хорошо описывается функцией Гаусса. В случае, когда полуширина линии фуллерена значительно превышает полуширину аппа- ратной функции, ее контур хорошо описывается функци- ей Лоренца. В том случае, когда полуширина аппарат- ной функции соизмерима с собственной полушириной линии, следует применять более сложные функции, ко- торые фактически являются сверткой аппаратной функ- ции прибора с функцией отклика соответствующей ко- лебательной моды в спектре рамановского рассеяния. Горизонтальная линия на рис. 4 компенсирует темновые шумы ССD матрицы приемника и фоновый сигнал, а наклонная линия компенсирует изменение чувствитель- ности матрицы. Линия в спектре с энергией 1469,2 см–1 соответствует мономеру С60 в фотополимеризованной фазе, а линия с энергией 1423,8 см–1 (Hg(7) мода) при- сутствует как в неполимеризованном С60, так и в фото- полимере [21]. Остальные наблюдаемые линии (на 1393,5, 1410,3, 1433,1, 1444,4, 1452,6, 1459,1, 1464,2 см–1) соответствуют разным фотополимеризованным струк- турам фуллерена [28]. На рис. 5 представлено температурное поведение энергии для ряда линий фотополимеризованной фазы фуллерена. Как видно на рис. 5, энергия Ag(2) моды для мономеров при понижении температуры (от ком- натной температуры до 5 К) монотонно увеличивается приблизительно на ~ 2,0 см–1. Аналогичная картина наблюдается при комнатной температуре и для диме- ров этой моды, полоса которых в спектре расположена на 1464,2 см–1. Более сложные полимерные образования: линейные цепочки (1459,1 см–1) и тримеры (1452,6 см–1) имеют такую же температурную зависимость положе- ния максимума полосы (отнесение указанных линий к определенным типам колебаний было проведено в ряде публикаций, например, в работе [28]). Отметим, что возрастание энергии для указанных выше мод при понижении температуры от 300 до 5 К составляет ~ 1,5 см–1. Для сравнения на рис. 5 красными кружками показано температурное поведение Ag(2) моды непо- лимеризованного фуллерена. Как видно на рис. 3 и 5, линии, соответствующие колебательным модам фото- полимеризованного фуллерена, демонстрируют темпе- ратурный ход, обычно наблюдаемый в твердых телах (монотонное возрастание энергии при понижение тем- пературы). При этом, какой-либо аномалии в их тем- пературной зависимости не наблюдается. Следует от- метить, что в диапазоне температур от 300 К до TC энергия Ag(2) моды в неполимеризованной пленке близка по величине к энергии мономера С60 в фотопо- лимеризованной пленке. Ниже TC разница между их энергиями увеличивается и при низких температурах составляет ~ 3,0 см–1 (рис. 5). Из полученных экспериментальных рамановских спектров следует, что ОФП в неполимеризованной Рис. 4. (Онлайн в цвете) Разложение на отдельные линии рамановского спектра фотополимеризованной пленки фул- лерена на кремниевой подложке при 300 К. Рис. 5. Температурное поведение энергии в области Ag(2) моды для мономеров (1469,2 см–1), димеров (1464,2 см–1), линейных цепочек (1459,1 см–1) и тримеров (1452,6 см–1) в фотополимеризованной пленке фуллерена на кремниевой подложке и для Ag(2) моды неполимеризованной пленки. (Значения энергии Ag(2) моды для фотополимеризованной пленки, приведенные в скобках, определены при комнатной температуре.) 1466 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2016, т. 42, № 12 Сравнение рамановского рассеяния в неполимеризованных и фотополимеризованных фуллереновых пленках фуллереновой пленке происходит в достаточно широ- ком диапазоне температур (~ 20 К). Точкой перегиба на температурной зависимости спектрального положе- ния линии, соответствующей Ag(2) моде (рис. 2), мож- но считать 235 К. Таким образом, можно сказать, что температура ОФП в неполимеризованной фуллерено- вой пленке смещена в низкотемпературную область по сравнению с монокристаллами С60, у которых эта темпе- ратура составляет ~ 249–260 К [3–5,29–31]. Такое сме- щение температуры, как уже отмечалось, скорее всего, связано с влиянием подложки на свойства фуллереновой пленки и с возможной интеркаляцией атмосферного воздуха. Ранее нами было показано, что фуллереновая пленка представляет собой набор небольших кристал- ликов, размер которых составляет 40–70 нм [15]. По- этому в наших неполимеризованных пленках ушире- ние диапазона температур фазового перехода, скорее всего, связано с различными размерами и окружением кристаллитов фуллерена. При этом температуры TC кри- сталлитов различные. Согласно данным работы [9], в которых изучался ОФП в поликристаллических пленках, выращенных на медной подложке, ОФП происходит при температуре ~ 244 К, при этом, в рамановских спектрах было обна- ружено присутствие двух фаз (высокотемпературной и низкотемпературной) в широком интервале температур ниже TC. Выводы были сделаны по температурному изменению интенсивности линии 1469 см–1, исчезаю- щей выше TC [9]. В более поздних рамановских рабо- тах по изучению фотополимеризации было показано, что Ag(2) мода, наблюдаемая на частоте 1469 см–1, ха- рактерна только для неполимеризованной фазы фулле- рена, а линия 1459 см–1, которую авторы [9] наблюдали во второй фазе, свойственна только фотополимеризо- ванному состоянию [19–21,24,26–28]. Поэтому, по на- шему мнению, в работе [9] фактически при повышении температуры наблюдается переход из неполимеризо- ванной в фотополимеризованную фазу. Если рассмат- ривать данные работы [9] в такой интерпретации, то уже при 235 К преобладает фотополимеризованная фа- за, а сосуществование двух фаз полимеризованной и неполимеризованной наблюдается в интервале от ~ 160 К до TC. Известно, что фотополимеризация при облучении ультрафиолетовым светом или аргоновым лазером про- исходит только выше TC, где молекулы С60 могут сво- бодно вращаться [25]. Область сосуществования двух фаз [9], скорее всего, связана с различными TC в раз- личных кристаллитах пленки, что и приводит к размы- тию TC по температуре. Это, как и в наших исследова- ниях, скорее всего, связано с различными размерами и окружением кристаллитов в поликристаллических плен- ках. При изучении скорости фотополимеризации в за- висимости от температуры авторы работы наблюдали на поликристаллических пленках процессы фотополи- меризации, начиная с 235 К и выше, что также может указывать на присутствие в образце областей высоко- температурной неупорядоченной фазы уже при 235 К. Предположение, что фотополимеризация может про- исходить в ориентационно-упорядоченной фазе, мало- вероятно. Это связано с тем, что в пентагонной и гек- сагонной конфигурациях молекул С60 относительно друг друга полимеризация невозможна. Разделены они достаточно высоким барьером (~ 250 мэВ) [31,38], при котором вероятность перескоков мала. Согласно нейтронографическим данным [30], скачок параметра ячейки в порошковых образцах С60 при ОФП (~ 260 К) происходит от 14,15 до 14,10 Å при охлажде- нии образца. При этом смещение энергии для большин- ства мод С60 должно происходить в высокоэнергетиче- скую область. Отметим, что наиболее чувствительными к изменению параметра ячейки являются не внутренние, а внешние колебания молекул С60. Однако эти колеба- тельные моды появляются только в низкотемпературной фазе, в которой примитивная ячейка учетверяется. На основании спектральных исследований, приведенных в настоящей работе, для Ag(2) моды наблюдается измене- ние знака смещения величины энергии этой моды по мере изменения температуры, т.е. ниже TC ее энергия начинает понижаться. Визуальный анализ спектров кри- сталлитов С60, представленный в работе [4], показывает смещение пика полосы, отвечающей этой моде, в низко- энергетическую область при понижении температуры от 261 до 259 К. Однако авторы этой работы данное спек- тральное смещение не отмечают и никак не коммен- тируют. В работе [3] в монокристалле С60, повышая темпера- туру выше 252 К, авторы отмечают скачок в низко- энергетическую область полосы в рамановском спектре, соответствующей Ag(2) моде, с 1468 до 1464 см–1. Этот экспериментальный факт может быть объяснен нача- лом фотополимеризации в фуллерене выше температу- ры ОФП. В таком случае значение 1464 см–1 больше соответствует энергии димеров, наблюдаемых в фото- полимеризованной фуллереновой пленке. На наш взгляд, авторы работы [3], скорее всего, начинали фотополи- меризовать образец выше TC. Это предположение под- тверждается также спектральными изменениями полосы, соответствующей Hg(8) моде (1575 см–1), наблюдаемые при повышении температуры. Такое спектральное из- менение коррелирует с результатами работы [28], в ко- торой была отмечена подобная трансформация этой моды при изменении степени фотополимеризации. Уменьшение энергии Ag(2) моды ниже TC при уменьшении параметра кубической решетки при ОФП можно объяснить следующим образом. Ag(2) мода — это полносимметричное колебание атомов углерода в пентагоне, и на ее энергию влияет скорее не расстоя- ние между молекулами С60 в кристаллической решет- ке, а то, какой фрагмент соседней молекулы располо- Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2016, т. 42, № 12 1467 А.В. Песчанский, А.Ю. Гламазда, А.М. Плохотниченко, В.А. Карачевцев жен в непосредственной близости (напротив) пентаго- на. Именно ниже TC в ориентационно-упорядоченной фазе наиболее энергетически выгодной конфигурацией является пентагонная, в которой напротив пятиуголь- ника, с меньшей долей заряда расположена двойная связь с большей долею заряда у гексагона соседнего С60. Второй энергетически выгодной конфигурацией является, как уже отмечалось выше, гексагонная, когда двойная связь расположена над гексагоном соседней молекулы [30,31,38]. Обе эти конфигурации в ориента- ционно-упорядоченной фазе разделены высоким барье- ром с энергией ~ 250 мэВ (~ 2750 К) [38]. Наличие раз- ницы энергий минимумов ~ 10 мэВ (~ 110 К) определяет разное процентное соотношение этих конфигураций ниже TC [38]. При дальнейшем понижении температу- ры от ~ 210 до ~ 90 К мы наблюдаем незначительное уменьшение энергии Ag(2) моды (рис. 2). Это может быть связано с изменением соотношения между более выгодной (пентагонной) и менее выгодной (гексагон- ной) конфигурациями от 0,63/0,37 при Т вблизи TC до 0,83/0,17 при Т ~ 90 К [30]. При дальнейшем пони- жении температуры и переходе в стеклообразное со- стояние, любые перескоки между минимумами потен- циальной энергии отсутствуют, и соотношение между конфигурациями остается неизменным. В этой фазе ни- каких предпосылок для изменения энергии Ag(2) моды нет. Наблюдаемое нами дальнейшее понижение энер- гии Ag(2) моды от ~ 90 К до 5 К (рис. 2), скорее всего, связано с довольно большой скоростью охлаждения (~ 1,5–2 К в минуту) и, в связи с этим, с быстрым пере- ходом в стеклообразное состояние. Для фотополимеризованной пленки наблюдался мо- нотонный рост энергии Ag(2) моды мономеров, диме- ров, линейных цепочек и тримеров по мере понижения температуры (рис. 3, 5). При этом никаких аномалий в поведении этих мод не наблюдалось во всем темпера- турном диапазоне. Это указывает на отсутствие призна- ков ОФП в изучаемой фотополимеризованной пленке. Существенное различие между энергией Ag(2) моды неполимеризованной пленки и энергией этой моды мо- номера в фотополимеризованном образце наступает при температуре ~ 230–240 К, т.е. ниже температуры ОФП неполимеризованного С60 (рис. 5). При дальнейшем по- нижении температуры разница между этими значения- ми увеличивается и при низких температурах достига- ет ~ 3,0 см–1. Можно предположить, что ниже TC энергетически более выгодной становится неполиме- ризованная фаза. Отметим, что для настоящих исследований была приготовлена фуллереновая пленка с максимально воз- можной степенью фотополимеризации по всему объе- му (~ 95–96%), которая не изменяла степень полиме- ризации при многократном охлаждении до низких тем- ператур. Таким образом, пожалуй, впервые появилась возможность провести корректные температурные из- мерения для фотополимеризованной пленки и сделать выводы относительно отсутствия в ней ОФП. Вопрос о полностью фотополимеризованной пленке остается от- крытым, так как не всегда можно однозначно выделить линию мономера (1469 см–1) при его малых концентра- циях. В спектре фотополимера в области Ag(2) мод доми- нирует линия, соответствующая колебаниям линейных цепочек (1459 см–1) (рис. 3,4) и при комнатной темпе- ратуре она может маскировать рядом расположенные линии. Но при записи спектра с достаточным спек- тральным разрешением (рис. 3,4) видно, что присутст- вует линия с энергией 1469 см–1, соответствующая мо- номеру с концентрацией ~ 4–5% для данной пленки. Рентгеноструктурные исследования для частично фотополимеризованных пленок [39] показали, что ус- редненный параметр кубической кристаллической ре- шетки фотополимера (концентрация 49%) составляет 13,93 Å, в то время как для неполимеризованной фазы в этом образце при 300 К он составляет 14,15 Å. По- следнее значение хорошо согласуется с данными, пред- ставленными в работах [29,30] (14,17 Å при 300 К и 14,15 Å при 260 К). Решетка фотополимера является более плотной, что собственно находит проявление в его механических свойствах и более широких возмож- ностях для прикладного применения, например созда- ния мембран для разделения газов [40]. С одной стороны, такая разница параметров решет- ки (фотополимера и чистого С60) качественно согласу- ется с полученной разницей частотного положения в ~ 3,0 см–1 для Ag(2) моды в неполимеризованной и мо- номером в фотополимеризованной пленках при низких температурах. С другой стороны, как видно на рис. 1 и 2, энергия Ag(2) моды в неполимеризованной пленке при ОФП непосредственно не отражает изменение пара- метра решетки, т.е. при ОФП параметр ячейки умень- шается, а энергия Ag(2) моды не увеличивается, а, на- против, уменьшается. Ниже TC в неполимеризованном образце параметр ячейки становится ближе к фотопо- лимеру, но полимеризация практически невозможна. Таким образом, вероятность фотополимеризации, энер- гетическая выгодность фотополимеризованной или не- полимеризованной фаз не связана непосредственно с расстояниями между молекулами С60, а, скорее всего, определяется структурами кристаллических решеток. Так, для процессов фотополимеризации доминирую- щим условием является возможность молекул С60 сво- бодно вращаться (выше TC ) [25]. Заключение Для неполимеризованной пленки обнаружено, что температура структурного фазового перехода смещена по сравнению с монокристаллами в область более низ- ких температур и составляет ~ 235 К. Такое смещение температуры, по всей видимости, связано с влиянием подложки на свойства пленки, а также возможной ин- 1468 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2016, т. 42, № 12 Сравнение рамановского рассеяния в неполимеризованных и фотополимеризованных фуллереновых пленках теркаляцией молекулярного атмосферного О2 или N2 в октаэдрические пустоты фуллерита. Таким образом, продемонстрирована возможность детального анализа ориентационного фазового перехода пленок фуллерена с помощью рамановской спектроскопии. При одновременном облучении ультрафиолетовым светом и напылении получена фотополимеризованная по объему пленка, которая выдерживала многократное термоциклирование без изменения степени полимери- зации. Температурная эволюция линий, соответствующих Ag(2) колебаниям мономеров, димеров, линейных це- почек и тримеров, в фотополимеризованной пленке (степень полимеризации ~ 95%) указывает на отсутствие ОФП в интервале температур 5–300 К. Это объясняется изначально невозможностью вращения молекул фул- лерена в фотополимеризованной пленке, поскольку они связаны ковалентной связью в многомолекулярные структуры (димеры, цепочки, тримеры). Такая более «жесткая» структура фотополимеризованных пленок расширяет диапазон их практического применения, по- скольку они является более устойчивыми к внешним воздействиям по сравнению с неполимеризованным С60. Экспериментально показано, что значительное раз- личие между энергией Ag(2) моды мономера в фото- полимеризованной пленке и энергией Ag(2) моды не- полимеризованного С60 возникает ниже TC. Эта раз- ница обусловлена проявлением ориентационного фазо- вого перехода в неполимеризованной пленке, в то время как в полимеризованной пленке этот переход отсутствует. В заключении авторы благодарят П.В. Зиновьева за полезную дискуссию и замечания. 1. J. Menéndez and J.B. Page, Vibrational Spectroscopy of C60, ser. Light Scattering in Solids, Springer-Verlag, Berlin, Hei- delberg (2000), vol. 8. 2. Z.-H. Dong, P. Zhou, J.M. Holden, P.C. Eklund, M.S. Dresselhaus, and G. Dresselhaus, Phys. Rev. B 48, 2862 (1993). 3. P.H.M. van Loosdrecht, P.J.M. van Bentum, and G. Meijer, Phys. Rev. Lett. 68, 1176 (1992). 4. P.J. Horoyski, M.L.W. Thewalt, and T.R. Anthony, Phys. Rev. Lett. 74, 194 (1995). 5. P.M. Rafailov, V.G. Hadjiev, A.R. Goni, and C. Thomsen, Phys. Rev. B 60, 13351 (1999). 6. K. Pokhodnia, J. Demsar, A. Omerzu, D. Mihailovic, and H. Kuzmany, Phys. Rev. B 55, 3757 (1997). 7. P.M. Rafailov, C. Thomsen, A. Bassil, K. Komatsu, and W. Bacsa, Phys. Status Solidi B 242, R106 (2005). 8. G. Dresselhaus, M.S. Dresselhaus, and P.C. Eklund, Phys. Rev. B 45, 6923 (1992). 9. Kelly Akers, Kejian Fu, Peng Zhang, and Martin Moskovits, Science 259, 1152 (1993). 10. M. Wysocka-Zolopa and K. Winkler, Fullerene-based Con- ducting Polymeric Materials: Structure, Formation, Proper- ties, and Application, in: Handbook of Carbon Nano Materials, F. D’Souza, K.M. Kadish (eds.), World Scientific Publishing (2015), т. 8, с. 93. 11. Dzwilewski, T. Wågberg, and L. Edman, Phys. Rev. B 75, 075203 (2007). 12. P. Strobel, J. Ristein, and L. Ley, J. Phys. Chem. C 114, 4317 (2010). 13. V. Kazachenko and I.V. Ryazanov, Phys. Solid State 51, 870 (2009). 14. Razanau, T. Mieno, and V. Kazachenko, Thin Solid Films 519(4), 1285 (2010). 15. С.О. Рудченко, А.Т. Пугачев, В.Е. Пуха, В.В. Стариков, Журнал нано- та електронної фізики 5(4), 04073 (2013). 16. A.M. Rao, P.C. Eklund, J-L. Hodeau, L. Marques, and M. Nunez-Regueiro, Phys Rev B 55, 4766 (1997). 17. R. Moret, P. Launois, T. Wagberg, and B. Sundqvist. Eur. Phys. J. B 15, 253 (2000). 18. V.A. Davydov, L.S. Kashevarova, A.V. Rakhmanina, V.M. Senyavin, R. Céolin, H. Szwarc, H. Allouchi, and V. Agafo- nov, Phys. Rev. B 61, 11936 (2000). 19. A.M. Rao, Ping Zhou, Kai-An Wang, G.T. Hager, J.M. Holden, Ying Wang, W.-T. Lee, Xiang-Xin Bi, P.C. Eklund, D.S. Cornett, M.A. Duncan, and I.J. Amster, Science 259, 955 (1993). 20. T. Wagberg, P. Jacobsson, and B. Sundqvist, Phys. Rev. B 60, 4535 (1999). 21. V.A. Karachevtsev, P.V. Mateichenko, N.Yu. Nedbailo, A.V. Peschanskii, А.М. Plokhotnichenko, O.M. Vovk, E.N. Zubarev, and A.M. Rao, Carbon 42, 2091 (2004). 22. M.V. Dobrotvorska, V.A. Karachevtsev, O.M. Vovk, and A.M. Rao, Functional Materials 11, 755 (2004). 23. S.G. Stepanian, V.A. Karachevtsev, А.М. Plokhotnichenko, L. Adamowicz, and A.M. Rao, J. Phys. Chem. B 110, 15769 (2006). 24. Ping Zhou, Zheng-Hong Dong, A.M. Rao, and P.C. Eklund, Chem. Phys. Lett. 211, 337 (1993). 25. Т.Л. Макарова, Физика и техника полупроводников 35, 257 (2001) [Semiconductors 35, 243 (2001)]. 26. P.C. Eklund, A.M. Rao, Ping Zhou, Ying Wang, and J.M. Holden, Thin Solid Films 257, 185 (1995). 27. V.A. Karachevtsev, A.Yu. Glamazda, V.A. Pashinskaya, A.V. Peschanskii, A.M. Plokhotnichenko, and V.I. Fomin, Fiz. Nizk. Temp. 33, 923 (2007) [Low Temp. Phys. 33, 704 (2007)]. 28. А.В. Песчанский, А.Ю. Гламазда, В.И. Фомин, В.А. Карачевцев, ФНТ 38, 1077 (2012) [Low Temp. Phys. 38, 854 (2012)]. 29. Paul A. Heiney, John E. Fischer, Andrew R. McGhie at al., Phys. Rev. Lett. 66, 2911 (1991). 30. W.I.F. David, R.M. Ibberson, T.J.S. Dennis, J.P. Hare, and K. Prassides, Europhys. Lett. 18, 219 (1992). 31. Н.А. Аксенова, А.П. Исакина, А.И. Прохватилов, М.А. Стржемечный, ФНТ 25, 964 (1999) [Low Temp. Phys. 25, 724 (1999)]. Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2016, т. 42, № 12 1469 http://dx.doi.org/10.1007/BFb0084240 http://dx.doi.org/10.1007/BFb0084240 http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.68.1176 http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.74.194 http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.74.194 http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.60.13351 http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.55.3757 http://dx.doi.org/%2010.1002/pssb.200590020 http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.45.6923 http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.45.6923 http://dx.doi.org/%2010.1126/science.259.5098.1152 http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.75.075203 http://dx.doi.org/%2010.1021/jp9105635 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0040609010013581 http://dx.doi.org/%2010.1134/S1063783409040416 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0040609010013581 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0040609010013581 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0040609010013581 http://dx.doi.org/10.1016/j.tsf.2010.09.027 http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.55.4766 http://dx.doi.org/10.1007/s100510051123 http://dx.doi.org/10.1007/s100510051123 http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.61.11936 http://dx.doi.org/10.1126/science.259.5097.955 http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.60.4535 http://dx.doi.org/10.1016/j.carbon.2004.04.012 http://dx.doi.org/%2010.1021/jp053867y http://dx.doi.org/10.1016/0009-2614(93)87069-F http://dx.doi.org/%2010.1134/1.1356145 http://dx.doi.org/10.1016/0040-6090(94)05704-4 http://dx.doi.org/10.1063/1.2746845 http://dx.doi.org/10.1063/1.4752103 http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.66.2911 http://dx.doi.org/10.1209/0295-5075/18/8/012 http://dx.doi.org/10.1063/1.593803 А.В. Песчанский, А.Ю. Гламазда, А.М. Плохотниченко, В.А. Карачевцев 32. П.В. Зиновьев, В.Н. Зорянский, Ю.Е. Стеценко, В.В. Данчук, ФНТ 42, 178 (2016) [Low Temp. Phys. 42, 133 (2016)]. 33. А.Т. Пугачев, Е.С. Сыркин, Н.П. Чуракова, Н.И. Горбенко, Х. Саадли, ЖЭТФ 114, 1868 (1998) [JETP 87, 1014 (1998)]. 34. G.A. Samara, L.V. Hansen, R.A. Assink, B. Morosin, J.E. Schirber, and D. Loy, Phys. Rev. B 47, 4756 (1993). 35. B. Sundqvist, Adv. Phys. 48, 1 (1999). 36. B. Renker, G. Roth, H. Schober, P. Nagel, R. Lortz, C. Meingast, D. Ernst, M.T. Fernandez-Diaz, and M. Koza, Phys. Rev. B 64, 205417 (2001). 37. М.I. Bagatskii, V.V. Sumarokov, M.S. Barabashko, A.V. Dolbin, and B. Sundqvist, Fiz. Nizk. Temp. 41, 812 (2015) [Low Temp. Phys. 41, 630 (2015)]. 38. C. Meingast, and F. Gugenberger, Mod. Phys. Lett. B 7, 1703 (1993). 39. T. Pustzai, G. Oszlanyi, G. Faigel, K. Kamaras, L. Granasy, and S. Pekker, Solid State Commun. 111, 595 (1999). 40. V.A. Karachevtsev, А.М. Plokhotnichenko, V.A. Pashynska, A.Yu. Glamazda, O.M. Vovk, and A. M. Rao, Appl. Surf. Sci. 253, 3062 (2007). Comparison of Raman spectra in non-polymerized and polymerized fullerene films in the temperature range of 5–300 K A.V. Peschanskii, A.Y. Glamazda, A.M. Plokhotnichenko, and V.A. Karachevtsev Raman spectra of a non-polymerized and a photo- polymerized fullerene films were studied at tempera- tures from 5 to 300 K in the range of the Ag(2) mode (1380–1500 см–1 energy range). It was found that the curve of the temperature dependence of energy of the Ag(2) mode in the non-polymerized С60 film under- goes a kink on going through the orientation structural phase transition (TC ). In contrast to the non-polyme- rized film the curve of the temperature dependence of energy of monomers, dimmers, linear chains and trimers in the photo-polymerized fullerene film de- monstrates the monotonic increase upon cooling. It was shown that the difference between energy of the Ag(2) mode of monomer in the photo-polymerized film and energy of the Ag(2) mode in the non- polymerized С60 appears below TC. This difference is caused by the appearance of the structural phase transition in the non-polymerized film while this tran- sition is absent in the polymerized film. It was found that temperature of the structural phase transition in the non-polymerized film (TC ~ 235 K) is shifted to the range of lower temperatures in comparison with single crystal. It is expected that such temperature shift is related to impact of a substrate on the film proper- ties as well as possible intercalation of atmospheric О2 or N2 in octahedral cavities of fullerite. PACS: 78.66.Tr Fullerenes and related materials, thin films, optical properties. Keywords: С60 films, photopolymerization, Raman spectroscopy. 1470 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2016, т. 42, № 12 http://dx.doi.org/10.1063/1.4942396 http://dx.doi.org/%2010.1134/1.558729 http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.47.4756 http://dx.doi.org/10.1080/000187399243464 http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.64.205417 http://dx.doi.org/10.1063/1.4928920 http://dx.doi.org/10.1142/S0217984993001740 http://dx.doi.org/10.1016/S0038-1098(99)00267-7 http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2006.06.053 http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2006.06.053 Введение Образцы и методика измерений Экспериментальные результаты и обсуждение Заключение
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-129341
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	0132-6414
language	Russian
last_indexed	2025-12-07T16:51:30Z
publishDate	2016
publisher	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
record_format	dspace
spelling	Песчанский, А.В. Гламазда, А.Ю. Плохотниченко, А.М. Карачевцев, В.А. 2018-01-18T18:50:53Z 2018-01-18T18:50:53Z 2016 Сравнение рамановского рассеяния в неполимеризованных и фотополимеризованных фуллереновых пленках в диапазоне температур 5–300 К / А.В. Песчанский, А.Ю. Гламазда, А.М. Плохотниченко, В.А. Карачевцев // Физика низких температур. — 2016. — Т. 42, № 12. — С. 1462-1470. — Бібліогр.: 40 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 78.66.Tr https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/129341 Исследованы спектры рамановского рассеяния света неполимеризованной и фотополимеризованной фуллереновых пленок в области Ag(2) моды (диапазон энергий 1380–1500 см−¹) при температурах от 5 до 300 К. Обнаружено, что кривая температурной зависимости энергии Ag(2) моды в неполимеризованной пленке С₆₀ испытывает перегиб при прохождении ориентационного фазового перехода (ОФП). В отличие от неполимеризованной пленки энергия мономеров, димеров, линейных цепочек и тримеров фуллеренов в фотополимеризованной пленке монотонно возрастает при понижении температуры. Показано, что различие между энергией Ag(2) моды мономера в фотополимеризованной пленке и энергией Ag(2) моды неполимеризованного С₆₀ возникает ниже температуры стуктурного фазового перехода TC. Это различие обусловлено проявлением ОФП в неполимеризованной пленке, в то время как в полимеризованной пленке этот переход отсутствует. Выявлено, что температура ОФП для неполимеризованной пленки (TC ~ 235 К) смещена в область более низких температур по сравнению с монокристаллом. Предполагается, что такое смещение температуры перехода связано с влиянием подложки на свойства пленки, а также возможной интеркаляцией атмосферного О₂ или N₂ в октаэдрические пустоты фуллерита. Досліджено спектри раманівського розсіювання світла неполімеризованої та фотополімеризованої фулеренових плівок в області Ag(2) моди (діапазон енергій 1380–1500 см−¹ ) при температурах від 5 до 300 К. Знайдено, що крива температурної залежності енергії Ag(2) моди в неполімеризованій плівці С₆₀ має перегин при проходженні орієнтаційного фазового переходу (ОФП). На відмінність від неполімеризованої плівки, енергія мономерів, димерів, лінійних ланцюжків і тримерів фулеренів в фотополімеризованій плівці монотонно зростає із зниженням температури. Показано, що різниця між енергією Ag(2) моди мономеру в фотополімеризованій плівці та енергією Ag(2) моди неполімеризованого С₆₀ виникає нижче температури стуктурного фазового переходу TC. Ця різниця обумовлена проявом ОФП в неполімеризованій плівці, в той час як у полімеризованій плівки цей перехід відсутній. Виявлено, що температура ОФП для неполімеризованої плівки (TC ~ 235 К) зміщена в область більш низьких температур порівняно з монокристалом. Передбачається, що таке зміщення температури пов’язано з впливом підкладки на властивості плівки, а також з можливою інтеркаляцією атмосферного О₂ або N₂ в октаедричні пустоти фулерита. Raman spectra of non-polymerized and photo-polymerized fullerene films are studied in the region of the Ag(2) mode (energy range 1380–1500 cm−¹) at temperatures of 5–300 K. The temperature dependence of the energy of the Ag(2) mode for non-polymerized C₆₀ films undergoes an inflection on passing through the orientational phase transition. As opposed to the case of non-polymerized film, the energy of the monomers, dimers, linear chains, and trimers of fullerenes in photo-polymerized films increases monotonically as the temperature is lowered. It is shown that a difference in the energies of the Ag(2) mode for the monomer in photo-polymerized films and for the monomer in non-polymerized C₆₀ appears below the structural phase transition temperature T C. This difference is caused by the appearance of an orientational phase transition in the non-polymerized film ( TC ∼ 235 K), while this transition is absent in the polymerized film. It has been found that the temperature of the orientational phase transition for the non-polymerized film ( TC ~ 235 K) is shifted to lower temperatures compared to the single crystal. It is proposed that this shift in the transition temperature is related to the effect of the substrate on the properties of the film, as well as to possible intercalation of atmospheric O₂ or N₂ in octahedral voids of the fullerite. В заключении авторы благодарят П.В. Зиновьева за полезную дискуссию и замечания. ru Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України Физика низких температур Наноструктуры при низких температурах Сравнение рамановского рассеяния в неполимеризованных и фотополимеризованных фуллереновых пленках в диапазоне температур 5–300 К Comparison of Raman scattering in non-polymerized and photo-polymerized fullerene films at temperatures of 5–300 K Article published earlier
spellingShingle	Сравнение рамановского рассеяния в неполимеризованных и фотополимеризованных фуллереновых пленках в диапазоне температур 5–300 К Песчанский, А.В. Гламазда, А.Ю. Плохотниченко, А.М. Карачевцев, В.А. Наноструктуры при низких температурах
title	Сравнение рамановского рассеяния в неполимеризованных и фотополимеризованных фуллереновых пленках в диапазоне температур 5–300 К
title_alt	Comparison of Raman scattering in non-polymerized and photo-polymerized fullerene films at temperatures of 5–300 K
title_full	Сравнение рамановского рассеяния в неполимеризованных и фотополимеризованных фуллереновых пленках в диапазоне температур 5–300 К
title_fullStr	Сравнение рамановского рассеяния в неполимеризованных и фотополимеризованных фуллереновых пленках в диапазоне температур 5–300 К
title_full_unstemmed	Сравнение рамановского рассеяния в неполимеризованных и фотополимеризованных фуллереновых пленках в диапазоне температур 5–300 К
title_short	Сравнение рамановского рассеяния в неполимеризованных и фотополимеризованных фуллереновых пленках в диапазоне температур 5–300 К
title_sort	сравнение рамановского рассеяния в неполимеризованных и фотополимеризованных фуллереновых пленках в диапазоне температур 5–300 к
topic	Наноструктуры при низких температурах
topic_facet	Наноструктуры при низких температурах
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/129341
work_keys_str_mv	AT pesčanskiiav sravnenieramanovskogorasseâniâvnepolimerizovannyhifotopolimerizovannyhfullerenovyhplenkahvdiapazonetemperatur5300k AT glamazdaaû sravnenieramanovskogorasseâniâvnepolimerizovannyhifotopolimerizovannyhfullerenovyhplenkahvdiapazonetemperatur5300k AT plohotničenkoam sravnenieramanovskogorasseâniâvnepolimerizovannyhifotopolimerizovannyhfullerenovyhplenkahvdiapazonetemperatur5300k AT karačevcevva sravnenieramanovskogorasseâniâvnepolimerizovannyhifotopolimerizovannyhfullerenovyhplenkahvdiapazonetemperatur5300k AT pesčanskiiav comparisonoframanscatteringinnonpolymerizedandphotopolymerizedfullerenefilmsattemperaturesof5300k AT glamazdaaû comparisonoframanscatteringinnonpolymerizedandphotopolymerizedfullerenefilmsattemperaturesof5300k AT plohotničenkoam comparisonoframanscatteringinnonpolymerizedandphotopolymerizedfullerenefilmsattemperaturesof5300k AT karačevcevva comparisonoframanscatteringinnonpolymerizedandphotopolymerizedfullerenefilmsattemperaturesof5300k

Сравнение рамановского рассеяния в неполимеризованных и фотополимеризованных фуллереновых пленках в диапазоне температур 5–300 К

Institution

Similar Items