Радиационные повреждения и оптические свойства твердых пленок С₇₀

Исследуются рамановское рассеяние, фотолюминесценция, оптическая проводимость и кристаллическая структура твердых пленок С₇₀ при электронном облучении. Показано, что изменения указанных свойств при различных дозовых нагрузках являются следствием радиационных повреждений, обусловленных смещением атом...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :	Вопросы атомной науки и техники
Дата:	2005
Автори:	Дмитренко, О.П., Кулиш, Н.П., Прилуцкий, Ю.И., Белый, Н.М., Дмитрук, И.Н., Стащук, В.С., Порошин, В.Г., Шлапацкая, В.В., Шарф, П.
Формат:	Стаття
Мова:	Російська
Опубліковано:	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 2005
Теми:	Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80577
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Радиационные повреждения и оптические свойства твердых пленок С₇₀ / О.П. Дмитренко, Н.П. Кулиш, Ю.И. Прилуцкий, Н.М. Белый, И.Н. Дмитрук, В.С. Стащук, В.Г. Порошин, В.В. Шлапацкая, П. Шарф // Вопросы атомной науки и техники. — 2005. — № 5. — С. 44-48. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1860246474876518400
author	Дмитренко, О.П. Кулиш, Н.П. Прилуцкий, Ю.И. Белый, Н.М. Дмитрук, И.Н. Стащук, В.С. Порошин, В.Г. Шлапацкая, В.В. Шарф, П.
author_facet	Дмитренко, О.П. Кулиш, Н.П. Прилуцкий, Ю.И. Белый, Н.М. Дмитрук, И.Н. Стащук, В.С. Порошин, В.Г. Шлапацкая, В.В. Шарф, П.
citation_txt	Радиационные повреждения и оптические свойства твердых пленок С₇₀ / О.П. Дмитренко, Н.П. Кулиш, Ю.И. Прилуцкий, Н.М. Белый, И.Н. Дмитрук, В.С. Стащук, В.Г. Порошин, В.В. Шлапацкая, П. Шарф // Вопросы атомной науки и техники. — 2005. — № 5. — С. 44-48. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Вопросы атомной науки и техники
description	Исследуются рамановское рассеяние, фотолюминесценция, оптическая проводимость и кристаллическая структура твердых пленок С₇₀ при электронном облучении. Показано, что изменения указанных свойств при различных дозовых нагрузках являются следствием радиационных повреждений, обусловленных смещением атомов углерода в междоузельные положения кристаллической ГПУ–решетки твердых фуллеренов С₇₀. Механизмы влияния на электронные, колебательные, экситонные спектры в пленках С₇₀ являются более сложными, чем в случае твердых С₆₀. Досліджуються раманівське розсіяння, фотолюмінесценція, оптична провідність та кристалічна структура твердих плівок С₇₀ при електронному опроміненні. Показано, що зміни вказаних властивостей при різних дозових навантаженнях є наслідком радіаційних пошкоджень, які обумовлені зміщенням атомів вуглецю у міжвузлові положення кристалічної ГЩУ-гратки твердих фулеренів С₇₀. Механізми впливу на електронні, коливні, екситонні спектри у плівках С₇₀ є більш складними ніж у випадку твердих С₆₀. Raman scattering, photoluminescence, optical conductivity and crystal structure of the solid C₇₀ films during the electronic irradiation are instudie in detail. It is shown that changes in the indicated properties at the different dose loads are the consequence of the radiation damages, caused by the atomic displacement of carbon atoms to the interstitial positions of the crystalline hdp lattice of solid C₇₀. The mechanisms of influence on the electronic, vibrational and exciton spectra in the C₇₀ films are more complicated than in the case of solid C₆₀.
first_indexed	2025-12-07T18:37:09Z
format	Article
fulltext	УДК 539.12.04 РАДИАЦИОННЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ ПЛЕНОК С70 О.П. Дмитренко, Н.П. Кулиш, Ю.И. Прилуцкий, Н.М. Белый, И.Н. Дмитрук, В.С. Стащук, В.Г. Порошин Киевский национальный университет им. Тараса Шевченка, г. Киев; В.В. Шлапацкая ДП «Радма» ИФХ НАН Украины, г. Киев, Украина; П. Шарф Технический университет, Институт физики, г. Ильменау, Германия Исследуются рамановское рассеяние, фотолюминесценция, оптическая проводимость и кристаллическая структура твердых пленок С70 при электронном облучении. Показано, что изменения указанных свойств при различных дозовых нагрузках являются следствием радиационных повреждений, обусловленных смещением атомов углерода в междоузельные положения кристаллической ГПУ–решетки твердых фуллеренов С70. Ме ханизмы влияния на электронные, колебательные, экситонные спектры в пленках С70 являются более слож ными, чем в случае твердых С60. ВВЕДЕНИЕ В связи с тем, что выход фуллеренов С70 при су ществующих методах синтеза замкнутых углерод ных кластеров гораздо меньше, чем фуллеренов С60, объем исследований этих материалов незначитель ный. В то же время, несмотря на то, что геометрию молекулы С70 можно построить, используя две поло винки фуллеренов С60 с добавлением между ними промежуточного пояса, содержащего дополнитель ные 10 атомов углерода, свойства молекул С60 и С70 существенно отличаются. В первую очередь это свя зано с отличием симметрии этих молекул. Если мо лекула С60 описывается симметрией срезанного ико саэдра Ih, то симметрии фуллеренов С70 соответству ет точечная группа Dsh. В кристаллическом состоя нии при комнатной и выше температурах молекулы С60 образуют ГЦК-решетку, а твердые С70 относятся к ГПУ-структуре [1, 2]. При температурах вблизи Т = 300 K молекулы С70 вращаются относительно более длинного направления, причем все эти важные направления выстраиваются параллельно друг дру гу. При температурах выше Т = 573 K все молекулы разупорядочены и вращаются свободно. Фотоинду цированная полимеризация в видимом и ультрафи олетовом диапазонах намного слабее, чем в твердых фуллеренах С60 [3]. При полимеризации в результате высоких давлений и температур наблюдается превращение ГПУ-фазы в ромбоэдрическую (R3m) при заметном возрастании параметра с (в гексаго нальных координатах). Последующий отжиг при температурах около 500 K приводит к ГЦК-структу ре с параметром решетки а, превышающим значение а ≈ 14,2 Å для конденсированного состояния моле кул С60 [4]. 1D или 2D полимеризованные структуры происходят в результате образования четырехзвен ных колец между молекулами, как для фуллеренов С60 [3], или при появлении нового типа межмолеку лярной связи, которая приводит к (3 + 3) звеньям [5]. В отличие от молекул С60 рамановские спектры и фотолюминесценция, указывающие на колебатель ную структуру и экситонные состояния, для фулле ренов С70 не изменяются с ростом температуры и давления [4]. Исследование спектров оптического поглощения свидетельствует о межмолекулярном переносе зарядов, уровни состояний которого, как и край поглощения, смещены по сравнению с положе ниями этих уровней для твердых фуллеренов С60 [6]. Существенную роль в поведении свойств твердых фуллеренов С70 играет допирование металлами, кис лородом, водородом, азотом. При допировании ще лочными металлами [2] спектры рамановского рас сеяния и инфракрасного поглощения заметно транс формируются, так как, особенно в высокочастотном диапазоне, появляется существенное смещение ча стот колебательных мод, что не наблюдается для твердых С60. Сложной является температурная зави симость электросопротивления при различных усло виях окисления. Например, отжиг на воздухе при 353 K приводит к падению электропроводимости, а в случае нагрева при 473 , наоборот, проводимость возрастает [7]. Таким образом, представления о поведении твердых С70, которые, с одной стороны, менее вос приимчивы к полимеризации, а с другой, – показы вают существенные изменения оптических свойств при допировании примесями, свидетельствуют о необходимости поиска возможно новых механизмов межмолекулярного взаимодействия, не всегда согла сующихся с известными объяснениями для твердых С60. В данной работе изучено влияние отжига и высо коэнергетического электронного облучения на пове дение кристаллической структуры, изменения рама новских спектров и фотолюминесценции, оптиче ______________________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2005. №5. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (88), с. 44-48. 44 ских спектров показателя преломления, константы поглощения и частотной зависимости проводимо сти. При этом предполагалось изучить механизмы влияния радиационных повреждений, обусловлен ных смещением атомов углерода с каркаса молекул С70, на кристаллическую, электронную, экситонную, колебательную структуры твердых С70 и сравнить их с механизмами, определяющими радиационную стойкость фуллеренов С60. Пленки твердых С70 были получены при вакуум ной конденсации сублимированных при температуре около 773 K молекул на подложки из нержавеющей стали. Толщина пленок равнялась 1800 нм, темпера тура подложек комнатная. Энергия облучающих электронов была выбрана 1,8 МэВ, дозы поглоще ния составляли 50, 100, 200, 400 МРа. Кроме облу ченных образцов изучалось отожженное состояние, которое было получено путем нагрева образцов с осажденными пленками при 473 K в течение 5 ч. Кристаллическая структура определялась мето дом рентгеновской дифрактометрии. Трансформа ция электронной структуры исследовалась методами спектральной эллипсометрии и фотолюминесцен ции, колебательная структура изучалась метом рама новской спектроскопии. Рассеяние и возбуждение молекул осуществлялись при использовании лазера на ионах аргона с длиной волны λ = 514,5 нм. 1. КОЛЕБАТЕЛЬНАЯ И ЭКСИТОННАЯ СТРУКТУРА ТВЕРДЫХ ПЛЕНОК С70 Присутствие дополнительных межмолекулярных взаимодействий в молекулярных кристаллах, вы званное появлением ковалентных связей при поли меризации или кулоновских связей при ионизации молекул, должно сопровождаться понижением сим метрии фуллеренов и, соответственно, изменениями в спектрах рамановского рассеяния. Действительно, видно, что отжиг и облучение при различных дозах поглощения электронов приво дят к изменениям в спектрах рассеяния лазерных лу чей (рис. 1). Заметно, что при отжиге фон рама новского рассеяния мало изменяется по сравнению с поведением рассеяния для пленок С70 в исходном со стоянии осаждения. Это свидетельствует об отсут ствии существенных статических смещений атомов углерода на оболочке молекулы. В то же время вид но более заметное расщепление практически всех пиков, соответствующх различным колебательным модам. Для отдельных колебательных мод наблюда ется изменение соответствия интенсивностей. Сле дует отметить, что приведенное поведение спектров рамановского рассеяния сильно отличается от ана логичного спектра, полученного при таких же усло виях отжига для пленок С60. Рассеяние для послед них характеризуется появлением сильного высоко частотного фона и более существенными расщепле ниями пиков колебательных мод Hg, особенно Hg(8) [8]. При отсутствии относительного изменения ин тенсивностей пиков от отдельных колебательных мод в спектре С60 возникали дополнительные пики от прежде не активных мод при рамановском рассе янии. По аналогии с пленками С60 можно предполо жить, что наблюдаемое поведение рамановского рассеяния в пленках С70 обусловлено присутствием в интеркалированном состоянии молекул кислорода [8, 9]. Перенос зарядов с фуллеренов на атомы кис лорода в пленках С70, по-видимому, незначительный, поэтому заметных дополнительных сил, сильно ис кажающих геометрию молекул, не наблюдается. 300 600 900 1200 1500 1800 0 1000 2000 4 3 2 И нт ен си вн ос ть , о тн . е д. Частота, см-1 1 Рис. 1. Спектры рамановского рассеяния твердых пленок С70 после отжига и электронного облучения: 1 – исходное состояние; 2 – отжиг при 473 K, в течение 300 мин; 3 – облучение с дозой 200 МРа; 4 – 400 МРа (d – 1800 нм, подложка–нержа-ве ющая сталь, λ = 514,5 нм, Ее = 1,8 МэВ) Снятие вырождения для большинства пиков ра мановского рассеяния имеется и в случае облучения электронами при дозе поглощения 200 МРа (см. рис. 1, кр. 3). Линии от отдельных колебательных мод более размытые не только по сравнению с ис ходным, но и с отожженным состоянием. Кроме того, заметным становится фон рамановского рассе яния почти во всем исследуемом диапазоне частот, хотя дополнительные линии, как для молекул С60, не появляются. Возникновение фона, как можно пред положить, является следствием смещения атомов уг лерода с поверхности молекул С70 и сопутствующих этому статических искажений, ответственных за диффузный фон при рассеянии. Возможно, что при попадании атомов углерода в междоузельные поло жения образуются комплексы с молекулами кисло рода (С–О2)- [10]. Наличие при этом переноса заря дов создает кулоновское взаимодействие, при кото ром снижение симметрии молекулы С70, хотя и ме нее заметное, чем для молекул С60 [10], также сопро вождается возникновением более сложного спектра рамановского рассеяния по сравнению с исходным и отожженным состояниями. Облучение с более высокой дозой поглощения 400 МРа приводит к частотной зависимости рассея ния света, вид которой отличается от спектров при предыдущих обработках и наиболее близок к спек тру для исходного состояния. ______________________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2005. №5. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (88), с. 44-48. 45 Таким образом, в отличие от молекул С60, для ко торых с ростом дозы наблюдается возрастание фона и усложнение спектра рассеяния, проявляющегося в расщеплении пиков колебательных мод Hg, а также в отличие от предыдущих обработок пленок С70 спектр рамановского рассеяния фуллеренов С70 в по следнем случае становится более совершенным. Рас сеяние после облучения с дозой поглощения 400 МРа по сравнению с меньшей дозой 200 МРа характеризуется падением диффузного фона. Кроме того, наблюдается смещение некоторых пиков, включая наиболее интенсивные, соответствующие колебательным модам n (~ 1183 см-1), o (~ 1231см-1), u (~ 1446 см-1), z (~ 1567 см-1), в сторону увеличения частот. Претерпевают изменения относительные ин тенсивности для колебательных мод h (~ 705 см-1) и j (~ 739 см-1), n и o, r (~ 1334 см-1) и t (~ 1369 см-1). Такое поведение спектров рамановского рассеяния позволяет предположить, что несмотря на возраста ние с увеличением дозы концентрации радиацион ных дефектов существенного нарушения симметрии молекул не происходит. Это может быть связано с перестройкой электронной структуры, вызванной смещенными атомами углерода или их комплекса ми, которая способствует не только созданию меж молекулярных взаимодействий кулоновского типа, но и перераспределению зарядов на каркасе молекул С70, обеспечивающим ужесточение связей С–С. Одной из причин установившейся электронной структуры также является возрастание скорости от жига неравновесных междоузельных атомов углеро да на стоках. В конечном итоге концентрация радиа ционных дефектов может оказаться даже меньше, чем при более низких дозах поглощения. Спектры фотолюминесценции пленок С70 и С60 в исходном состоянии осаждения молекул фуллеренов существенно отличаются друг от друга (рис. 2). Если для пленок фуллеренов С60 кроме основного макси мума, обусловленного излучательной рекомбинаци ей синглетных экситонов Френкеля на молекулах С60 (1,69 эВ), заметными являются еще два пика при ~ 1,5 и 1,6 эВ, которые относят за счет эмиссии экситонов на Х–центрах [12], то спектр фотолюми несценции фуллеренов С70 более сложный. Кроме того, что положение основного максимума соответ ствует энергии ~ 1,8 эВ, при более низких энергиях наблюдаются четыре пика, энергии излучения кото рых равны ~ 1,75; 1,65; 1,5 и 1,35 эВ. Природа этих пиков не изучена. В результате облучения интенсив ности указанных максимумов не возрастают, как для фуллеренов С60, а падают. Причем с ростом дозы до 200 МРа все пики сохраняются, хотя по отношению к основному пику интенсивности низкоэнергетиче ских пиков уменьшаются, а их положения смещают ся к меньшим энергиям (см. рис. 2). Если допустить, что все или отдельные низкоэнергетические пики связаны с эмиссией экситонов на Х-центрах, то мож но предположить, что их роль, а возможно и приро да пленок С70 отличается от результатов локализа ции мигрирующих экситонов на Х-центрах в пленках С60. Это отличие в первую очередь обуслов лено тем, что в пленках С70 Х-центры способствуют процессам безызлучательной рекомбинации. Такими центрами, которые создают локализованные элек тронные состояния в энергетической щели, могут являться интеркалированные молекулы кислорода [13]. Другими центрами, аналогичным образом воз действующими на рекомбинацию экситонов, могут выступать различные комплексы, например, (С–О2). 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 0 10000 20000 30000 E, эВ И нт ен си вн ос ть , о тн .е д. 3 21 Рис. 2. Спектры излучательной рекомбинации экси тонов для твердых пленок С60 и С70: 1 – исходное состояние пленок С60; 2 – С70; 3 – облучение пленок С70 с дозой поглощения 200 МРа (d (С60) = 700 нм, d (С70) = 1800 нм, подложка – нержавеющая сталь, λ = 514,5 нм, Ее = 1,8 нм) Таким образом, облучение до 200 МРа не изме няет общий характер спектра фотолюминесценции, однако приводит к генерации центров безызлуча тельной рекомбинации, смещению локализованных электронных состояний. Такое поведение электрон ной структуры в области энергетической щели вы звано смещением атомов углерода при радиацион ных повреждениях молекул С70 и интеркалирован ными молекулами кислорода, Ясно, что при этом должна наблюдаться перестройка электронной структуры и в области межзонных переходов. 2. ОПТИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ ТВЕРДЫХ ПЛЕНОК С70 ПРИ ОБЛУЧЕНИИ Для пленок С70 в области энергий фотонов света, при которых наблюдается поглощение, обусловлен ное межзонными переходами, ярко выраженная в исходном состоянии полоса появляется лишь при энергии ~ 4 эВ (рис. 3). ______________________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2005. №5. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (88), с. 44-48. 46 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 0,4 0,6 0,8 1,0 3 1 4 σ∗ 10 - 1 5 , с -1 2 hω, эВ Рис. 3. Спектры оптической проводимости твердых пленок С70 после отжига и электронного облучения: 1 – исходное состояние; 2 – отжиг при 473 K, в течение 300 мин; 3 – облучение с дозой поглощения 200 МРа; 4 – 400 МРа (d – 1800 нм, подложка–нержавеющая сталь, Ее = 1,8 МэВ) При более низких энергиях поглощение света значительно меньше, и заметные особенности в спектре оптической проводимости σ(ω), как в пленках С60, не наблюдаются. Характер зависимости σ(ω) при длительном отжиге (473 K, в течение 300 мин) изменяется. При такой термообработке пленок С70 возникает особенность вблизи энергии 2,6 эВ и наблюдается резкое уменьшение оптической прово димости в диапазоне энергий, превышающих 4,0 эВ. Как показывают теоретические расчеты оптической проводимости при отжиге для пленок С60, такое по ведение σ(ω) является следствием акцепторного влияния на электроны фуллеренов атомов кислоро да. Поэтому можно предположить, что и для фулле ренов С70 увеличение концентрации интеркалиро ванных молекул кислорода, которое достигается при указанном отжиге, способствует наблюдаемой пере стройке электронных спектров. Очевидно, что такая трансформация этих спектров может приводить к возникновению дополнительного кулоновского вза имодействия и, как для пленок С60 , вносить измене ния в колебательный спектр молекул С70 , что и на блюдается (см. рис. 1). Перестройка оптических спектров в области межзонных электронных переходов имеется и при облучении. Так при дозе поглощения 200 МРа в диапазоне энергий бомбардирующих фотонов до ~ 3,5 эВ оптическая проводимость возрастает и на блюдается появление слабо выраженных широких полос вблизи энергий 2,3 и 3,0 эВ. Падение σ(ω) при высоких энергиях меньше, чем в случае отжига, поэтому очевидно, что роль атомов кислорода при указанном облучении менее существенная. Так как при облучении возникают радиационные дефекты, то можно предположить, что наблюдаемое измене ние электронных спектров связано с переносом заря дов между молекулами С70 и интеркалированными в кристаллической решетке атомами углерода, сме щенными с молекул при радиационных повреждени ях. Как было показано, появление в междоузельных положениях атомов углерода и возникновение при этом кулоновского взаимодействия приводит к иска жениям молекул С70 и обогащению дополнительны ми модами их колебательно спектра. Увеличение дозы до 400 МРа приводит к спектру оптической проводимости, который близкий к ана логичному спектру для исходного состояния. В то же время при таком облучении возникают некото рые особенности в электронном спектре. К ним можно отнести энергетическую полосу вблизи энер гии 3,0 эВ и расщепление полосы около энергии 4,25 эВ на две особенности возле энергий ~ 4,2 и 4,6 эВ. Естественно ожидать, что эти особенности также связаны с внедренными при облучении атома ми углерода, хотя в меньшей мере влияющими на искажения молекул С70, чем в случае меньших доз. Как предполагалось, наблюдаемое изменение σ(ω) обусловлено ускорением миграции междо узельных атомов углерода к стокам или образовани ем комплексов (С–О2)-1, более слабо влияющих на молекулы С70. 3. КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ТВЕРДЫХ ПЛЕНОК С70 ПРИ ОБЛУЧЕНИИ В том случае, когда имеется смещение атомов уг лерода с молекул в кристаллическую решетку, пара метры решетки должны увеличиваться. На рис. 4 приведены рентгеновские дифракто граммы в исходном состоянии и после облучения с дозами поглощения 200 и 400 МРа для пленок С70. 10 15 20 25 30 35 5000 6000 7000 8000 (105) (202) (103) (110) (002) И нт ен си вн ос ть , о тн .е д. 2Θ а 10 15 20 25 30 6000 7000 8000 (105) (202) (103) (110) И нт ен си вн ос ть , о тн .е д. 2Θ (002) б ______________________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2005. №5. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (88), с. 44-48. 47 10 15 20 25 30 35 6000 7000 (105) (202) (103) И нт ен си вн ос ть , о тн . е д. 2Θ (002) в Рис. 4 . Рентгеновские дифрактограммы для твердых пленок С70 после электронного облучения: а – исходное состояние; б – облучение с дозой поглощения 200 МРа; в – 400 МРа (d – 1800 нм, подложка– нержавеющая сталь, λСо = 1,79 Å) Как видно, в исходном состоянии конденсиро ванные молекулы С70 образуют ГПУ-фазу с парамет рами решетки а = 12,65 Å и с = 18,00 Å (с/а = 1,42). Заполнение решетки не соответствует идеальному. При облучении с дозами поглощения 50 и 100 МРа наблюдается возрастание параметра а, в то время как параметр решетки с не изменяется. Воздействие облучением с дозой поглощения 200 МРа (см. рис. 4,б), при сохранении ГПУ-структуры приводит к самому большому значению параметра решетки а = 13,24 Å, в то время как параметр решетки с = 18,00 Å остается прежним. При этом идеальность упаковки решетки ухудшается, с/а = 1,36. Такое из менение параметров решетки указывает на частич ное заполнение тетраэдрических пор, расположен ных вблизи базисной плоскости ГПУ-структуры. При дальнейшем увеличении дозы поглощения до 400 МРа (см. рис. 4,в) параметры ГПУ кристалли ческой решетки возвращаются к значениям, соответ ствующим исходному состоянию. При этом пара метры становятся равными а = 12,60 Å, с = 18,03 Å (с/а = 1,43). Таким образом, как и предполагалось, наблюда ется уход с междоузельных положений смещенных атомов углерода. Не исключено, что релаксация кри сталлической ГПУ-структуры сопровождается воз никновением новых фаз. Действительно, при облу чении с дозой поглощения 200 МРа между отраже ниями (103) и (202) появляется дифракционный мак симум, который отсутствует для кристаллов с ГПУ- структурой. Облучение с дозой поглощения 400 МРа приводит к сохранению этого максимума, и, кроме того, появляются более выраженные отражения в положениях (100) и (104) ГПУ-фазы. Возможно, что эти максимумы случайно перекрываются с отраже ниями ГПУ-структуры и соответствуют другой фазе. Следует обратить внимание, что в пленках С60 увеличение дозы поглощения тоже сопровождалось уменьшением параметра решетки а, однако совер шенствование колебательных спектров отсутствова ло. Это указывает на различие механизмов влияния облучения на поведение оптических свойств в пленках С60 и С70. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Исследования колебательных спектров, элек тронной структуры в области энергетической щели и межзонных переходов, кристаллической структуры показывают, что электронное высокоэнергетическое облучение приводит к радиационным повреждениям молекул С70. Эти повреждения сопровождаются на коплением атомов углерода в междоузельных поло жениях ГПУ–решетки, что влияет на электронную структуру и колебательные спектры пленок С70. С ростом дозы поглощения наблюдается релаксация кристаллической структуры, которая обусловлена связыванием атомов углерода либо в комплексах (С–О2), либо в новых фазах, которые формируются на базе фуллеренов С70 и атомов углерода. При этом прослеживается возобновление вида частотной зависимости и колебаний молекул С70. Та кое поведение молекул в пленках С70 отличается от свойств молекул С60 при аналогичном облучении. В пленках С60 релаксация оптических свойств с ростом дозы поглощения при облучении электронами отсут ствует. ЛИТЕРАТУРА 1.P.C. Eklund, A.M. Rao, P. Zhou et.al. Photochemical transformational of C60 and C70 films //Thin Sol. Films. 1995, v. 257, p. 185-–203. 2.P.C. Eklund, A.M. Rao, Y. Wang et. al. Optical prop erties of C60 and C70 – based solid films //Thin Sol. Films. 1995, v. 257, p. 211–232. 3.A.M. Rao, D.S. Cornett, M.A. Duncan et.al. Photoin duced polymerization of solid C70 films //Chem. Phys. Letters. 1994, v. 224, p. 106–112. 4.C.S. Sundar, P.Ch. Sahu, V.S. Sastry et.al. Pressure – induced polymerization of fullerenes: Comparative study of C60 and C70 //Phys. Rev. B. 1996, v. 53, N13, p. 8180–8183. 5.S. Buga, V. Blank, A. Fransson et. al. Study of anneal ing and phase transformations of C60 and C70 polymer ized under pressure in the range 9,5–13 GPa //Jorn. Phys. Chem. Solids. 2002, v. 63, p. 331–343. 6.S. Kazaoni, N. Minami, Y. Nanabe et. al. Comprehen sive analysis of intermolecular charge-transfer excited states in C60 and C70 films //Phys. Rev. B. 1998, v. 58, N12, p. 7689–7700. 7.D. Han, H. Habuchi, S. Nitta. Temperature depen dence of the conductivity and kinetics of oxygen interca lation of C70 films //Phys. Rev. B. 1998, v. 57, N7, p. 3773–3777. 8.O.P. Dmytrenko, M.M. Bilyi, M.P. Kulish et. al. Stru cural peculiarities and Raman vibrational modes in the C60 films //Mol. Cryst. Liq. Cryst. 2002, v. 385, p. 43– 49. 9.R.A. Assink, J.E. Schirber, B. Morosin et.al. Intercala tion of molecular species into the interstitial sites of fullerene //J. Mater. Res. 1992, v. 7, N8, p. 2136–2142. 10.А.С. Вус, А.Н. Стеценко. Электропроводность дисперсных поликристаллических пленок системы фуллерен-углерод //Алмазные пленки и пленки родственных материалов. 2003, с. 270–276. 11.O.P. Dmytrenko, N.P. Kulish., N.M. Bilyi et. al. Ra man spectra and structure of thin Cu-C60 films //Thin Solid Films. 2004, v. 459, N1-2, p. 254–257. ______________________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2005. №5. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (88), с. 44-48. 48 12.O.P. Dmytrenko, N.M. Belyi, I.N Dmytruk. Structure and photoluminescence of single-emulsion C60 and Cu- C60 films //Fullerens, nanotubes, carbon nanostructure. 2004, v. 12, N1, p. 317–323. 13.H. Habuchi, S. Nitta, D. Han. Localized electronic states related to O2 intercalation and photoirradiation on C60 films and C70 films //J. Appl. Phys. 2000, v. 87, N12, p. 8580–8588. РАДІАЦІЙНІ ПОШКОДЖЕННЯ ТА ОПТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ТВЕРДИХ ПЛІВОК С70 О.П. Дмитренко, М.П. Куліш, Ю.І. Прилуцький, М.М. Білий, І.М. Дмитрук,В.С. Стащук, В.Г. Порошин, В.В. Шлапацька, П. Шарф Досліджуються раманівське розсіяння, фотолюмінесценція, оптична провідність та кристалічна структура твердих плівок С70 при електронному опроміненні. Показано, що зміни вказаних властивостей при різних дозових навантаженнях є наслідком радіаційних по шкоджень, які обумовлені зміщенням атомів вуглецю у міжвузлові положення кристалічної ГЩУ-гратки твердих фулеренів С70. Меха нізми впливу на електронні, коливні, екситонні спектри у плівках С70 є більш складними ніж у випадку твердих С60. RADIATION DAMAGES AND OPTICAL PROPERTIES OF THE SOLID C70 FILMS О.P. Dmytrenko, N.P. Кulish, Yu.I. Prylutskyy, N.М. Belyi, I.N. Dmytruk, V.S. Staschuk, V.G. Poroshin, V.V. Shlapatskaya, P. Scharff Raman scattering, photoluminescence, optical conductivity and crystal structure of the solid C70 films during the electronic irradiation are instudie in detail. It is shown that changes in the indicated properties at the different dose loads are the consequence of the radiation damages, caused by the atomic displacement of carbon atoms to the interstitial positions of the crystalline hdp lattice of solid C70. The mechanisms of in fluence on the electronic, vibrational and exciton spectra in the C70 films are more complicated than in the case of solid C60. ______________________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2005. №5. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (88), с. 44-48. 49
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-80577
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	1562-6016
language	Russian
last_indexed	2025-12-07T18:37:09Z
publishDate	2005
publisher	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
record_format	dspace
spelling	Дмитренко, О.П. Кулиш, Н.П. Прилуцкий, Ю.И. Белый, Н.М. Дмитрук, И.Н. Стащук, В.С. Порошин, В.Г. Шлапацкая, В.В. Шарф, П. 2015-04-19T15:06:11Z 2015-04-19T15:06:11Z 2005 Радиационные повреждения и оптические свойства твердых пленок С₇₀ / О.П. Дмитренко, Н.П. Кулиш, Ю.И. Прилуцкий, Н.М. Белый, И.Н. Дмитрук, В.С. Стащук, В.Г. Порошин, В.В. Шлапацкая, П. Шарф // Вопросы атомной науки и техники. — 2005. — № 5. — С. 44-48. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80577 539.12.04 Исследуются рамановское рассеяние, фотолюминесценция, оптическая проводимость и кристаллическая структура твердых пленок С₇₀ при электронном облучении. Показано, что изменения указанных свойств при различных дозовых нагрузках являются следствием радиационных повреждений, обусловленных смещением атомов углерода в междоузельные положения кристаллической ГПУ–решетки твердых фуллеренов С₇₀. Механизмы влияния на электронные, колебательные, экситонные спектры в пленках С₇₀ являются более сложными, чем в случае твердых С₆₀. Досліджуються раманівське розсіяння, фотолюмінесценція, оптична провідність та кристалічна структура твердих плівок С₇₀ при електронному опроміненні. Показано, що зміни вказаних властивостей при різних дозових навантаженнях є наслідком радіаційних пошкоджень, які обумовлені зміщенням атомів вуглецю у міжвузлові положення кристалічної ГЩУ-гратки твердих фулеренів С₇₀. Механізми впливу на електронні, коливні, екситонні спектри у плівках С₇₀ є більш складними ніж у випадку твердих С₆₀. Raman scattering, photoluminescence, optical conductivity and crystal structure of the solid C₇₀ films during the electronic irradiation are instudie in detail. It is shown that changes in the indicated properties at the different dose loads are the consequence of the radiation damages, caused by the atomic displacement of carbon atoms to the interstitial positions of the crystalline hdp lattice of solid C₇₀. The mechanisms of influence on the electronic, vibrational and exciton spectra in the C₇₀ films are more complicated than in the case of solid C₆₀. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах Радиационные повреждения и оптические свойства твердых пленок С₇₀ Радіаційні пошкодження та оптичні властивості твердих плівок С₇₀ Radiation damages and optical properties of the solid C₇₀ films Article published earlier
spellingShingle	Радиационные повреждения и оптические свойства твердых пленок С₇₀ Дмитренко, О.П. Кулиш, Н.П. Прилуцкий, Ю.И. Белый, Н.М. Дмитрук, И.Н. Стащук, В.С. Порошин, В.Г. Шлапацкая, В.В. Шарф, П. Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах
title	Радиационные повреждения и оптические свойства твердых пленок С₇₀
title_alt	Радіаційні пошкодження та оптичні властивості твердих плівок С₇₀ Radiation damages and optical properties of the solid C₇₀ films
title_full	Радиационные повреждения и оптические свойства твердых пленок С₇₀
title_fullStr	Радиационные повреждения и оптические свойства твердых пленок С₇₀
title_full_unstemmed	Радиационные повреждения и оптические свойства твердых пленок С₇₀
title_short	Радиационные повреждения и оптические свойства твердых пленок С₇₀
title_sort	радиационные повреждения и оптические свойства твердых пленок с₇₀
topic	Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах
topic_facet	Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80577
work_keys_str_mv	AT dmitrenkoop radiacionnyepovreždeniâioptičeskiesvoistvatverdyhplenoks70 AT kulišnp radiacionnyepovreždeniâioptičeskiesvoistvatverdyhplenoks70 AT priluckiiûi radiacionnyepovreždeniâioptičeskiesvoistvatverdyhplenoks70 AT belyinm radiacionnyepovreždeniâioptičeskiesvoistvatverdyhplenoks70 AT dmitrukin radiacionnyepovreždeniâioptičeskiesvoistvatverdyhplenoks70 AT staŝukvs radiacionnyepovreždeniâioptičeskiesvoistvatverdyhplenoks70 AT porošinvg radiacionnyepovreždeniâioptičeskiesvoistvatverdyhplenoks70 AT šlapackaâvv radiacionnyepovreždeniâioptičeskiesvoistvatverdyhplenoks70 AT šarfp radiacionnyepovreždeniâioptičeskiesvoistvatverdyhplenoks70 AT dmitrenkoop radíacíinípoškodžennâtaoptičnívlastivostítverdihplívoks70 AT kulišnp radíacíinípoškodžennâtaoptičnívlastivostítverdihplívoks70 AT priluckiiûi radíacíinípoškodžennâtaoptičnívlastivostítverdihplívoks70 AT belyinm radíacíinípoškodžennâtaoptičnívlastivostítverdihplívoks70 AT dmitrukin radíacíinípoškodžennâtaoptičnívlastivostítverdihplívoks70 AT staŝukvs radíacíinípoškodžennâtaoptičnívlastivostítverdihplívoks70 AT porošinvg radíacíinípoškodžennâtaoptičnívlastivostítverdihplívoks70 AT šlapackaâvv radíacíinípoškodžennâtaoptičnívlastivostítverdihplívoks70 AT šarfp radíacíinípoškodžennâtaoptičnívlastivostítverdihplívoks70 AT dmitrenkoop radiationdamagesandopticalpropertiesofthesolidc70films AT kulišnp radiationdamagesandopticalpropertiesofthesolidc70films AT priluckiiûi radiationdamagesandopticalpropertiesofthesolidc70films AT belyinm radiationdamagesandopticalpropertiesofthesolidc70films AT dmitrukin radiationdamagesandopticalpropertiesofthesolidc70films AT staŝukvs radiationdamagesandopticalpropertiesofthesolidc70films AT porošinvg radiationdamagesandopticalpropertiesofthesolidc70films AT šlapackaâvv radiationdamagesandopticalpropertiesofthesolidc70films AT šarfp radiationdamagesandopticalpropertiesofthesolidc70films

Радиационные повреждения и оптические свойства твердых пленок С₇₀

Репозитарії

Схожі ресурси