Люминесценция и комбинационное рассеяние неполимеризованных и фотополимеризованных пленок фуллерена при 297 и 5 К

Abstract

С помощью люменесценции и спектроскопии комбинационного рассеяния изучены неполимеризованные и фотополимеризованные (с 45 % и 85 % степенью полимеризации) пленки фуллерена (толщиной 0,5 мкм на Si подложке) при 5 и 297 К. Полимеризация пленок осуществлялась при одновременном напылении пленок и их облучении УФ светом. Наблюдаемое при комнатной температуре широкополосное свечение неполимеризованной пленки фуллерена при 5 К становится структурированным, в нем проявляется коротковолновая полоса с максимумом на 695 нм, интенсивность которой падает при полимеризации. Из анализа низкотемпературных спектров люминесценции фуллерена следует, что полимеризация сопровождается сдвигом полос люминесценции в красную область. Низкотемпературные исследования позволили выделить линии в спектре комбинационного рассеяния пленки с 85% степенью полимеризации с максимумами на частотах 1466 и 1461 см⁻¹, которые обусловлены колебаниями димеров фуллерена и полимеризованной цепочки соответственно. В пленке с 45% степенью полимеризации в полимеризованной фазе преобладают димеры, в то время как в пленке с 85% степенью полимеризации доля димеров уменьшается и превалируют цепочечные образования.

За допомогою люмінесценції й спектроскопії комбінаційного розсіяння вивчено неполімеризовані та фотополімеризовані (з 45% і 85% ступенями полімеризації) плівки фулерену (завтовшки 0,5 мкм на Si підложці) при 5 і 297 К. Полімеризація плівок проводилася при одночасному напилюванні плівок та їх опромінюванні УФ світлом. Широкосмугове світіння в неполімеризованій фулереновій плівці, яке спостерігалося при кімнатній температурі, при 5 К стає структурованим, в ньому з являється короткохвильова смуга з максимумом на 695 нм, інтенсивність якої зменшується під час полімеризації. Аналіз низькотемпературних спектрів фулерену виявив, що полімеризація супроводжується зсувом смуг люмінесценції до червоної області. Низькотемпературні дослідження дозволили виділити в спектрі комбінаційного розсіяння плівки з 85% ступенем полімеризації лінії з максимумами на частотах 1466 і 1461 см⁻¹, які зумовлені коливаннями димерів фулерену та полімеризованого ланцюжка відповідно. У плівці з 45% ступенем полімеризації в полімеризованій фазі переважають димери, в той час як у плівці з 85% ступенем полімеризації частка димерів зменшується і мають перевагу ланцюжков і формування.

Luminescence and Raman spectroscopy were used to study nonpolymerized and photopolymerized (with 45% and 85% polymerization degrees) fullerene films (on Si substrate with a thickness of 0.5 µm) at 5 and 297 K. Polymerization of the films was performed simultaneously with their deposition and UV-light exposure. The wideband luminescence of the nonpolymerized fullerene film observed at room temperature becomes structured at 5 K and a short wavelength band appears at 695 nm. Its intensity drops upon polymerization. The analysis of the low temperature spectra of fullerene shows that polymerization is followed by a red shift of luminescence bands. The low temperature studies permitted us to detect lines in the Raman spectra of film with 85% polymerization degrees with peaks at 1466 and 1461 cm⁻¹, which correspond to the vibrations of fullerene dimers and the polymerized chain, respectively. In the polymerized phase fullerene dimers predominate in film with 45% polymerization degrees while in film with 85% polymerization degrees the fraction of dimers decreases and chain polymeric formations start prevail.