Студзинський Сергій Леонідович Багатокомпонентні напівпровідні полімерні композиції для інформаційних технологій та сонячної енергетики : Студзинский Сергей Леонидович Многокомпонентные полупроводящим полимерные композиции для информационных технологий и солнечной энергетики Studzinsky Sergey Leonidovich Multicomponent semiconductor polymer compositions for information technologies and solar energy

Краткое описание

Студзинський Сергій Леонідович, доцент кафедри хімії високомолекулярних сполук, Київський національний університет імені Тараса Шевченка. Назва дисертації: «Багатокомпонентні напівпровідні полімерні композиції для інформаційних технологій та сонячної енергетики». Шифр та назва спеціальності 02.00.06 хімія високомолекулярних сполук. Спецрада Д26.001.25 Київського національного університету імені Тараса Шевченка

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ТАРАСА
ШЕВЧЕНКА
Кваліфікаційна наукова
праця на правах рукопису
СТУДЗИНСЬКИЙ СЕРГІЙ ЛЕОНІДОВИЧ
УДК 541.14+621.383.51’315.592+
544.522.122’525.2’16’527.23’527.5+778.38
БАГАТОКОМПОНЕНТНІ НАПІВПРОВІДНІ ПОЛІМЕРНІ КОМПОЗИЦІЇ
ДЛЯ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ТА СОНЯЧНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ
02.00.06 - хімія високомолекулярних сполук
Подається на здобуття наукового ступеня
кандидата хімічних наук

Дисертація містить результати власних досліджень. Використання ідей,
результатів і текстів інших авторів мають посилання на відповідне джерело
__________________________(Студзинський С.Л.)
Київ – 2020

ЗМІСТ
Анотація ........................................................................................................... 1
Список наукових праць здобувача ..........................................……………....6
Прийняті позначення ......................................................................................23
Вступ .............................................................................................................. 24
Розділ 1. Будова і фотоелектричні властивості фотопровід-них полімерних
композицій (Літературний огляд)..................................................................31
1.1. Зразки застосовуваних ФПК і материалів............................................ 31
1.2. Вимоги до фотоелектричних властивостям ФПК……………………….42
1.2.1. Середовища для голографії та електрографії…………………………42
1.2.2. Середовища для фотоелектричних перетворювачів........................... 46
1.2.3. Середовища для електролюмінесцюючих пристроїв…………..46
1.2.4. ФПК для фоторефрактивних середовищ………………………...47
1.3. Електронні процеси в фпк, що визначаються їх будовою………………48
1.3.1. Електронний транспорт………………………………………………….48
1.3.2. Фотогенерація носіїв заряду……………………………………………..51
1.3.3. Рекомбінація носіїв заряду……………………………………………….61
1.4. Висновки …………………………………………………………………… 65
Розділ 2. Mодельні фоточутливі полімерні композиції, як компоненти
середовищ молекулярної фотоніки……………………………………………. 67
2.1 Вплив постійного електричного поля на фотоабсорбцію,
фотолюмінесценцію і фотопровідність полімерних плівок з домішками
катіонних барвників з кінцевими групами різної електронодонорності…… 67
2.1.2. Особливості впливу електричного поля на поглинання і
фотолюмінесценцію мероціанінових барвників в діелектричній полімерній
плівці …………………………………………………………….………………..85
2.1.3. Вплив постійного електричного поля на спектрально-люмінесцентні
властивості та особливості аномального внутрішнього фотоефекту в плівках
оліго-N-епоксипропілкарбазолу з аніонним поліметиновим барвником
……………………………………………………………………………………..92
20
2.2.1. Фотопровідність плівок ароматичного полііміду з домішками іонних
поліметинових барвників ………………………………………………….…..116
2.2.2. Сенсибілізація люмінесценції і фотопровідності плівок MEH-PPV
органічними барвниками……………………………………………………..121
2.2.3. Особливості фотопровідності забарвлених плівок оксалату та октанату
кобальту (ІІ)……………………………………………………………………128
2.2.4. Фотопровідні полімерні композиції на основі кополімерів акрилонітрилу
доповані органічними барвниками…………………………………………..133
2.2.5. Фотопровідність плівок полімерних композитів з добавками
наночастинок поруватого кремнію і іонних поліметинових барвників…..140
2.2.6. Фоточутливі композити з електронною провідністю в ближній іч-області
…………………………………………………………………………………..146
2.2.7. Фотопровідні, фотоелектричні та інформаційні властивості нових
олігомерних плівкових композицій на основі оліго-N-епоксипропілкарбазолу,
допованих 2,2-дифеніл-1-пікрилгідразилом……………………………… ..153
Розділ 3. Розробка олігомерних грс для фототермопластичного запису
інформації ……………………………………………………………………. .166
3.1. ФПК на основі фотопровідних олігомерів та коолігомерів лінійної будови,
як реверсивні грс для фтп-запису оптичної інформації ………………… 167
3.2. Реверсивні ГРС для ФТП-запису на основі фотопровідних олігомерів
радіальної будови………………………………………………………….….175
3.3. Фотопровідність плівкових композитів на основі розгалужених
карбазолілвмісних олігомерів з різною кількістю термінальних групп….183
3.4. Реверсивні ГРС на основі нафтилвмісних коолігомерів з різним вмістом
полярних груп…………………………………………………………….…...195
3.5. Вихідні матеріали, створення досліджуваних структур та експериментальні
методики………………………………………………………………………..202
Розділ 4. Розробка нових фпк на основі фероценілвмісних олігомерів
різної архітектури, як магнітночутливих інформаційних та фотовольтаїчних
середовищ…………………………………………………………………..….207
4.1. Вихідні речовини, створення досліджуваних структур та експериментальні
методики………………………………………………………………………..211
21
4.2. ГРС на основі феророценілвмісних коолігомерів гліциділкарбазолу та їх
фотопровідні властивості ……………………………………………………..214
4.3. Особливості фотовольтаїчних та фотопровідніх властивостей ФПК на
основі фероценіл- і карбазолілвмісних олігомерів…………………………..226
4.4. Короткі висновки до розділу…………………………………………… .252
Розділ 5. Створення гетероструктур різних типів на основі ФПК та
дослідження їх фотопровідних та фотовольтаїчних властивостей……… ..255
5.1. гібридні тонкоплівкові структури на основі cuins2……………………255
5.1.1. вплив полімерних шарів різної природи на фотоелектричні властивості
структур cuins2/полімер………………………………………………………256
5.1.2. вплив відпалу нанесених полімерних шарів на фотоелектричні
властивості структур cuins2/полімер………………………………………...268
5.1.3. вплив композитних полімерних шарів сенсибілізованих барвниками на
фотоелектричні властивості структур cuins2/полімерний композит……... 275
5.1.4. Вихідні речовини, створення досліджуваних структур та
експериментальні методики………………………………………………… .285
5.2. фотопровідні та фотоелектричні властивості гетероструктур з плівок поліn-епоксіпропілкарбазолу і полі[2-метокси-5-(2’-етилгекосилокси)-1,4-феніленвінілену] сенсибілізованих октабутилфталоціаніном цинку……………… 293
5.3. фотоелектричні властивості плівкових гетеро-структур на основі оліго- Nепоксіиропілкарбазолу та сквариліевого і мероціанінового барвників… 309
Розділ 6. Фотоелектрофізичні властивості плівкових фпк на основі поліядерних
різнометалічних комплексів ………………………………………………… 321
6.1. особливості внутрішнього фотоефекту оксалатного Сu(ІІ)/Fe(III) комплексу
з етилендіаміном в ппк на основі полівінілового спирту………………… .322
6.3. особливості фотопровідності плівок полімерних композитів, що містять
Fe(II)/Zn(ІІ) комплекс …………………………………………………………..329
6.4. Електро- та фотопровідність полімерних композитів з гетерополіядерними
Сu(ІІ)/Сr(ІІІ) комплексами ……………………………………………………...333
6.5. Фотопровідність плівок полімерних композитів з частками різнометалічних
комплексів V/M (M = Cu, Co)……………………………………………… .344
6.6. Фотопровідність плівкових полімерних композитів
22
з часточками комплексів Сu(ІІ)/Мo(VI) на основі аніона страндберга…….351
Розділ 7. Практичне застосування створених ФПК як реверсивних
голографічних реєструючих середовищ для запису голограм реальних об’єктів
та в голографічній інтерферометрії……………………………………………402
Висновки………………………………………………………………………….360
Список використанних джерел…………………………………………….…..410
Додаток. Список наукових публікацій здобувача…………………………… 453

ВСТУП
24
Актуальність теми. Фотопровідники взагалі і зокрема фотопровідні
полімерні композиції (ФПК) відіграють важливу роль в сучасній науці і техніці.
Це в першу чергу стосується застосувань молекулярної фотоніки, зокрема
голографії та електрографії, де ці системи знаходять застосування в якості
голографічних реєструючи середовищ (ГРС) для оптичного запису інформації,
що на даний час широко використовується в задачах голографічної
інтерферометрії – потужного сучасного метода дослідження в багатьох сферах
діяльності людини - в медицині (моніторинг стану здоров’я та діагностика
багатьох захворювань у людини та тварин), у багатьох галузях промисловості
(виявлення дефектів і напружень у металах, металевих конструкціях, деталях
приладів та ін.), для моніторінгу ряда процесів та контролю якості продукції у
багатьох сферах науки та техніки і т.і. Такі системи використовують також для
застосувань сонячної енергетики та енергозберігаючих технологій. На базі
багатокомпонентних ФПК різної архітектури, що містять сенсибілізуючі
домішки різного типу – органічні барвники, органічні та неорганічні
наночастинки та кластери, магніточутливі молекули та йони і т.і. створюють
широкі класи мультифункціональних матеріалів та пристроїв спеціального
призначення, зокрема електролюмінесцентні середовища, що використовуються при створенні гнучких дисплеїв, фотовольтаїчні середовища для
пластичних сонячних елементів, різноманітні сенсорні системи та ін. Зазначені
багатокомпонентні ФПК мають ряд переваг в багатьох галузях - це їх
дешевизна, пластичність, широкий діапазон варіювання фізичних та фізикохімічних властивостей, мультифункціональність та ін. Подальші застосування
таких систем потребують все більш глибокого та цілісного розуміння
фотофізичних та фотохімічних процесів, що відбуваються в них. Тому задача
створення нових ефективних середовищ для застосувань голографії та потреб
енергозберігаючих технологій, встановлення зв’язку між структурними
особливостями їх компонентів та природою світлоіндукованих процесів в таких
системах, а також подальший розвиток стратегії вибору компонентів,
конструювання та дизайну зазначених фоточутливих полімерних систем є дуже
важливою для цілеспрямованого створення нових ФПК-систем з заданими
властивостями.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами.
25
Дисертаційну роботу виконано відповідно до досліджень, які проводяться на
кафедрі хімії високомолекулярних сполук хімічного факультету Київського
національного університету імені Тараса Шевченка в рамках держбюджетних
тем Кабінету Міністрів України: № 06БФ037-07 «Полімерні нанокомпозити, їх
компоненти та полікомплекси з унікальними оптичними, електричними і біологічними властивостями для оптоелектроніки, медицини та екології» та №
14БП037-01 «Наноструктуровані композиційні полімерні матеріали, їх
компоненти та комплекси для застосування в інформаційних та біотехнологіях,
медицині і сонячній енергетиці», № 16БФ037-04 «Дизайн нових
мультифункціональних полімерів, наносистем та нанокомпозитів для
інноваційних технологій в інформатиці, енергозбереженні, екології та
медицині», а також №19БФ037-08 «Хіміко-фізичні аспекти створення нових
фотоактивних полімерних композитів для інформаційних технологій і чистої
енергетики», а також проекту за програмою INTAS № 03-51-4561.
Мета та задачі досліджень. Метою роботи є створення фоточутливих
полімерних композицій на основі полімерів та олігомерів різних класів для
інформаційних технологій та сонячної енергетики та виявлення основних
закономірностей, що обумовлюють можливість їх оптимального використання
в цих галузях.
Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі завдання:
•Створити на основі полімерів та олігомерів різних класів, а також органічних
барвників, донорів та акцепторів електронів різного типу модельні фоточутливі
плівкові композиції з фотонапівпровідними та фотовольтаїчними
властивостями та дослідити особливості їх фотофізичної та фотохімічної
поведінки.
•Виходячи з результатів дослідження властивостей модельних ФПК розробити
практичні критерії вибору компонентів та оптимізації фотопровідних і
інформаційних характеристик при створені ефективних полімерних ГРС для
фототермопластичного (ФТП) способу запису інформації, а також ФПК для
фотовольтаїчних середовищ.
•Використовуючи розроблені критерії, щодо дизайну відповідних ФПК,
створити ефективні ГРС, зокрема мультифункціональні, для голографічного
26
способу запису інформації, а також фотовольтаїчні середовища для реєстрації,
зберігання і зчитування інформації та застосувань фотовольтаїки.
•Здійснити практичну апробацію розроблених в роботі реверсивних ГРС в
дослідженнях реальних об’єктів методами голографічної інтерферометрії.
Об’єкт дослідження – Створення ефективних полімерних ГРС та
мультифункціональних фотовольтаїчих середовищ на основі
багатокомпонентних забарвлених ФПК.
Предмет дослідження – Плівкові ГРС для ФТП-запису голограм та
фотовольтаїчні олігомерні забарвлені багатокомпонентні ФПК, фотофізичні та
електрофізичні процеси що в них протікають, механізми запису та утворення
дифракційних граток в досліджуваних плівкових ГРС.
Методи дослідження: УФ-, та люмінесцентна спектроскопія, методи
термостимульованої люмінесценції, дослідження впливу зовнішніх магнітних
та електричних силових полів на оптичне поглинання та люмінесценцію,
фотоелектрофізичні методи, зокрема, електрофотографічний метод,
фотодіелектрична спектроскопія та метод статичного конденсатора Бергмана,
голографічна інтерферометрія, еліпсометрія, атомна силова мікроскопія.
Наукова новизна одержаних результатів.
1. Вперше сформульовано положення про те, що для оптимізації
фотопровідних характеристик та інформаційних властивостей
олігомерних ГРС в умовах ФТП голографічного запису слід в якості
олігомерної складової вибирати фотопровідні коолігомери з близькими
за зарядотранспортними характеристиками бічними хромофорами, або
гомоолігомери з термінальними групами, що неспроможні до утворення
фізичних димерів, які є ефективними пастками для фотогенерованих
рухливих носіїв заряду в ФПК.
2. Вперше деталізована природа ефекту «голографічної пам’яті» в
плівкових ГРС на основі Si- та Gе-вмісних карбазолільних олігомерів
радіальної будови.
3. Створено нові магніточутливі забарвлені плівкові ФПК на основі
фероценілвмісних коолігомерів N-гліцидилкарбазолу, як ефективні
мультикеровані реверсивні ГРС для запису оптичної інформації
фототермопластичним методом.
27
4. Створено нові забарвлені фероценілвмісні олігомерні ФПК, з
магніточутливим ефектом фотопровідності, величиною та знаком якого
можна керувати належним вибором барвника-сенсибілізатора або
варіюючи вміст фероценільних фрагментів в складі молекули олігомеру,
для реєстрації, зберігання і зчитування інформації оптичними та
магнітооптичними пристроями.
5. Створено нові плівкові фотопровідні полімерні матеріали з добавками
нових поліядерних різнометалічних комплексів різної будови, що мають
також електрооптичні властивості, для реєстрації, зберігання і
зчитування інформації оптичними та магнітооптичними пристроями.
6. Вперше показано, що стандартний оптичний контроль процесу ФТПзапису голограм за зміною велични дифракційної ефективності (η) в
загальному випадку не відображує реальної картини розвитку
регулярного геометричного рельєфу голограми. Зроблено висновок, що
подібна ситуація в плівках ГРС є типовою для широкого класу
полімерних ГРС-фототермопластиків.
7. Запропоновано новий спосіб запису ФТП-голограм, який включає в себе
попереднє автоматичне проходження циклу запис-стирання голограми,
вибір найбільшого значення η, та повторний, оптимізований, запис
голограми з досягненням вже макси-мальної в даних умовах величини
η.
Практичне значення одержаних результатів.
В роботі сформульовано ряд практичних критеріїв, щодо вибору
компонентів ФПК для створення ефективних ГРС для ФТП-запису оптичної
інформації.
Створено нові ефективні олігомерні реверсивні ГРС для ФТП-запису
оптичної інформації (досягнуті значення η ~ 15-20 %), що підтверджено
відповідними патентами України.
Створено нові мультикеровані магніточутливі ефективні реверсивні ФТПГРС на основі карбазолілвмісних та фероценілвмісних олігомерів.
Створено нові плівкові фотопровідні полімерні матеріали з добавками
поліядерних різнометалічних комплексів, що мають також електрооптичні
28
властивості для реєстрації, зберігання і зчитування інформації оптичними та
магнітооптичними пристроями, що підтверджено патентами України.
Запропоновано новий спосіб запису ФТП-голограм, що дозволяє
здійснювати оптимізований запис з досягненням максимально можливої в
даних умовах величини η, що підтверджено патентом України.
Показано, що стандартний оптичний контроль процесу фототермопластичного запису голограм по динаміці зміни η в загальному випадку не
відображає реальної картини розвитку регулярного геометричного рельєфу
голограми і запропоновано практичні рекомендації по здійсненню ефективного
моніторингу запису ФТП-голограм в реальному часі, що є важливим для
технічних застосувань ФТП-запису, зокрема в голографічній інтерферометрії.
З метою ефективного практичного застосування розроблених олігомерних
ФТП ГРС спільно з групою д.ф.-м.н., с.н.с. Давиденка М.О. було створено
оригінальну малогабаритну голографічну установку, що дозволяє вивчати
динаміку та здійснювати візуалізацію різноманітних фізико-хімічних процесів в
конденсованих та газоподібних середовищах і може застосовуватися в
дефектоскопічних дослідженнях, а також малогабаритний голографічний
інтерферометр для визначення зміни оптичних характеристик прозорих
об’єктів та контролю якості виробів з твердих матеріалів. Обидва пристрої
опробовані на реальних об’єктах та захищені патентами України.
Особистий внесок здобувача полягає в участі у виборі теми та загальній
постановці проблеми, в науковому обґрунтуванні мети дослідження, задач та
об’єктів досліджень, плануванні та проведенні експериментів та організації
дослідженнь, аналізі, узагальненні та інтерпретації одержаних результатів, у
написанні наукових статей, звітів, підготовці та презентації наукових доповідей
на конференціях різного рівня, у формулюванні основних наукових положень
та висновків, представлених у роботі. Вибір теми, планування окремих етапів
роботи і обговорення одержаних результатів проводилось спільно науковим
консультантом роботи г.н.с., д.ф.-м.н., с.н.с. Давиденком М.О., а також з д.х.н.,
проф. Сиромятніковим В.Г. та член-кор. НАНУ, д.х.н., проф. Іщенком О.О.
Частину результатів одержано спільно з співробітни-ками відділу Кольору та
будови органічних сполук під керівництвом член.-кор. НАНУ, д.х.н., проф.
Іщенка О.О. (Інститут органічної хімії НАНУ). Поліметинові барвники-
29
сенсибілізатори було предоставлено групою член.-кор. НАНУ, проф. Іщенка
О.О., неорганічні поліядерні гетерометалічні комплекси для дослідження –
групою д.х.н., проф. Кокозея В.М., частину олігомерних систем було
синтезовано групою д.х.н., проф. Гетьманчука Ю.П., а також групою д.х.н.
Костенка Л.І. (Донецький Інститут фізико-органічної хімії і вуглехімії НАНУ)
та с.н.с. хімічного ф-ту МГУ Спіциною Н.О. Частина фізичних вимірювань
проведено суміс-но і при підтримці співробітників наукової групи під
керівництвом д.ф.-м.н., с.н.с. Давиденка М.О.: к.ф.-м.н. Чуприни М.Г, пров.
інж. Павлова В.О. Також частина фотовольтаїчних вимірювань в гібридних
ФПК та інтерпретація одержаних фізичних даних проводилася під
керівництвом і сумісно з с.н.с., к.ф.-м.н. Верцімахою Я.І. та к.ф.-м.н., с.н.с., зав.
відділом молекулярної фотоелектроніки Вербицьким А.Б. (Інститут фізики
НАН України).
Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації доповідались на
таких науко-вих форумах: Ukrainian-German Symposium on nanobiotechnology
(Kyiv, 2006), International Conferences on „Electronic Processes in Organic
Materials” ICEPOM (Lviv, 2002, 2010, 2013, Kyiv, 2004, 2006), 8-th International
Conference on «Electronic Processen in Organic and Inorganic Materials»
(Synyogora Residence, Ivano-Frankivs'k region, 2010), V-th Polish-Ukrainian
Conference “Polymers of Special Applications” (Radom, Poland, 2008), International
Symposium “Towards Organic Pyjnjvoltaics in the field of Organic and Dye
Sensitized Solar Cells” (Linz, Austria, 2008), Fourth Russian-Ukrainian-Polish
Conference on Molecular Interactions, Jastarnia, Poland, 2009), Sixth International
Conference “Holoexpo-2009” (Kyiv, 2009), International Confe-rence on Correlation
Optics (Chernivtsi, 2009, 2011, 2013, 2015, 2017, 2019), Пятая Всероссийс-кая
Каргинская конференция «Полимеры – 2010» (Москва, 2010), Baltic Polimer
Symposium 2010 (Palanga, 2010), Scientific International Conference in Chemistry
“Kyiv-Toulouse” (Kyiv, 2011, 2013), Международном симпозиуме
«Нанофотоника-2011» (Кацивели, Крым, 2011), 10-й міжнародній конференції
“Electronic Processes in Organic Materials” (Тернопіль, 2016); The International
Conference dedicated to the 55th anniversary from the foundation of the Institute of
Chemistry of the Academy of Sciences of Moldova (Chisinau, 2014), міжнародній
науковій конференції “9th International Chemistry Conference Toulouse-Kiev”
30
(Київ, 2017), 11-й міжна-родній конференції “Electronic Processes in Organic
Materials” (Івано-Франківськ, 2018), 12-й міжнародній конференції “Electronic
Processes in Organic Materials” (Кам'янець-Подільский, 2020).
Публікації. Основний зміст роботи відображено у 135 публікаціях, з яких
57 статей в наукових журналах та 69 тез доповідей, а також 9 патентів України;
перелік найбільш вагомих публікацій наведено в авторефераті.
Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається з
вступу, 7 розділів, висновків, списку використаних літературних джерел з 443
найменувань. Роботу викладено на 381 сторінках друкованого тексту, вона
містить 27 схем, 115 рисунків, 20 таблиць.

Список литературы

ВИСНОВКИ
Розроблено наукові і практичні основи створення нових фотопровідних
олігомерних багато-функціональних ГРС для запису оптичної інформації,
голографічної інтерферометрії та застосувань фотовольтаїки; на основі
електронодонорних олігомерів різних класів створено ряд ефектив-них
мультикерованих реверсивних ФТП-ГРС, а також розроблено полімерні
плівкові ФПК на основі гетерополіядерних комплексів перехідних металів, що
можуть використовуватися в якості комірок оптичної пам’яті в оптоелектроніці
і як магніточутливі середовища для реєстрації, зберігання і зчитування
інформації оптичними та магнітооптичними пристроями. Вивчено комплекс
фотофізичних властивостей отриманих ФПК, що визначають основні риси їх
фотоніки.
1. Показано, шо при створенні на основі карбазоліл- та антраценілвмісних
олігомерних систем поляризаційночутливих фототермопластичних ГРС для
сенсибілізації фотопровідності фотохромними барвниками, серед досліджених
барвників трьох класів – азобарвників, стильбенових та спіропіранових
барвників найбільш придатними є похідні стильбену. Сенсибілізація
відповідних ФПК дослідженими азобарвниками та спіропіранами призводить
до погіршення інформаційних характеристик відповідних ГРС завдяки значним
температур-ним коефіцієнтам темнової електропровідності та термохромного
ефекту в останніх відпо-відно, що спотворює прояв записаної ФТП-голограми,
або навіть унеможливлює його в умовах ФТП-експерименту.
2. Встановлено, що для оптимізації фотопровідних характеристик та
інформаційних властивостей олігомерних ГРС для запису інформації ФТПметодом слід в якості олігомерної складової вибирати фотопровідні
коолігомери з близькими транспортними характеристиками бічних хромофорів,
або гомоолігомери з термінальними группами, що нездатні до ефективного
утворення між собою фізичних димерів та переддимерних станів, які є
ефективними пастками для фотогенерованих рухливих носіїв заряду в ФПК.
3. Встановлено, що при розробці нових ефективних олігомерних ФТП ГРС за
інших рівних умов з метою покращення фотопровідних та інформаційних
характеристик відповідних ФПК, ГРС на основі олігомерів розгалуженої
радіальної будови характеризуються більшою голографічною чутливістю
внаслідок кращих реологічних характеристик та спроможності до накопичення
об’ємного електричного заряду під час експозиції.
408
4. Деталізована природа виявленого в розгалужених олігомерних ГРС ефекту
«голографічної памяті». Встановлено, що останній обумовлений
фотоіндукованим накопиченням об'ємного фотогенерованого електричного
заряду в умовах ФТП-запису, пов'язаним з захопленням фотогенерованих дірок
енергетичними пастками, створюваними переважно фізичними димерами
термінальних груп олігомеру, яких більше в молекулах олігомерів радіальної
будови порівняно з лінійними.
5. Створено нові магніточутливі забарвлені плівкові ФПК на основі
фероценілвмісних коолігомерів N-гліцидилкарбазолу, а також на основі βнафтилгліцидилового етеру, що є ефективними мультикерованими
реверсивними ГРС для запису оптичної інформації ФТП-методом. Показано,
що зростання фотопровідності і голографічної чутливості в червоній області
спектру світла, і симбатне з ним зменшення магніточутливості ефекту
фотопровідності при збільшенні вмісту фероценільних фрагментів у складі
створених ФПК пов'язане з впливом парамагнітних окислених фероценільних
фрагментів, що накопичуються в об’ємі ФПК при опроміненні, на спінову
конверсію фотогенерованих ЕДП, зокрема, із здійсненням спінового каталізу
переходу ЕДП в мультиплетний стан, що характеризується довшим часом
життя і більшою ймовірністю дисоціації.
6. Створено нові забарвлені фероценілвмісні олігомерні ФПК з
фотовольтаїчними властивостями та з магніточутливим ефектом
фотопровідності, величиною та знаком якого можна керувати вибором
барвника-сенсибілізатора або варіюючи вміст фероценільних фрагментів в
складі молекули олігомеру, для реєстрації, зберігання і зчитування інформації
оптичними та магнітооптичними пристроями.
7. Для гібридних CISCuT/полімерних фотовольтаїчних структур нанесення
полімерних шарів П-3I-9ВК:OMA на поверхню CISCuT призводить одночасно
до незначного зниження висоти потенційного бар’єру (часткове зміщення
області просторового заряду в шар полімеру) та до зростання ефективності
перенесення носіїв заряду через границю поділу CISCuT/полімер, а також до
незначного розширення області фоточутливості гетероструктури. Процес
відпалення суттєво впливає на морфологію та фотовольтаїчні параметри
гібридних структур CISCuT/полімер і призводить до значного зниження
шорсткості поверхні, збільшення висоти бар’єру та зменшення швидкості
рекомбінації носіїв заряду на неглибоких рівнях, виникнення яких обумовлене
адсорбцією молекул кисню і розчинника.
409
8. Встановлено, що плівкові гетероструктури PEPC/SQ та PEPC/Мс мають
властивості фотодіоду та фотоелектричного перетворювача, а p-n-перехід в
обох гетероструктурах забезпечується дірковим характером провідності
полімеру і біполярною провідністю напиленої плівки барвника. Наявність
ефектів зарядової пам’яті в обох структурах пов’язана з можливістю
накопичення значного об’ємного заряду при опроміненні навіть у відсутності
зовнішнього електричного поля. Значно більша величина фотовольтаїчного
відгуку в гетероструктурі PEPC/SQ пов’язана з кращими генераційними
властивостями барвника SQ у порівнянні з Мс по відношенню до PEPC.
9. Зважаючи на наявніть помітних ефектів пам’яті на попереднє
передопромінення і можливість генерації довгоживучих зарядових станів різної
природи в створених ФПК на основі поліядерних комплексів перехідних
металів дослідженої архитектури, ці ФПК можуть бути запропоновані як
комірки оптичної пам’яті, а ФПК на основі досліджених Fe(II)/Zn(II)- та
оксалатного Сu(II)/Fe(III)-комплексів можуть бути застосовані в
оптоелектроніці як магніточутливі середовища для реєстрації, зберігання і
зчитування інформації оптичними та магнітооптичними пристроями. Проте,
внаслідок низької фоточутливості, малої рухливості фотогенерованих носіїв
заряду та наявності широкого спектру енергетичних пасток для нерівноважних
носіїв заряду створені ФПК не можуть бути застосовані як ефективні ГРС та
середовища для сонячної енергетики.
10. Показано, що стандартний оптичний контроль процесу
фототермопластичного запису голограм по динаміці зміни η в загальному
випадку не відображає реальної картини розвитку регулярного геометричного
рельєфу голограми. Описаний механізм повинен реалізуватися для широкого
класу полімерних ГРС-фототермопластиків.
11. Запропоновано новий спосіб запису ФТП-голограм, який включає в себе
попереднє автоматичне проходження циклу запис-прояв-стирання голограми,
вибір найбільшого значення максимуму η, та повторний, оптимізований, запис
голограми з досягненням вже максимально можливої в даних умовах величини
η.