Архив дипломных работ

Цель: получение, характеризация и изучение люминесцентных свойств наночастиц углерода и композитных материалов, содержащих эти наночастицы.

Задачи:
1) Подготовка образцов различных видов углеродных наночастиц;
2) Приготовление пористого кремния как основы композитного материала;
3) Характеризация микроскопической структуры образцов;
4) Исследование оптических, в том числе фотолюминесцентных свойств углеродных
наночастиц и композитных материалов на основе пористого кремния.

В ходе магистерской работы проведено исследование образцов тонких плёнок с НЧ ШУ, а также УКТ. Разработана и апробирована методика получения люминесцирующих УКТ в лабораторных условиях. Изучена технология получения ПК из монокристаллического кремния. Разработана методика получения композитного материала на основе ПК, содержащего УКТ. Проведена характеризация образцов с помощью методов СЭМ, КРС, 3D микроскопии, ИК-спектроскопии и ФЛ-спектроскопии в видимой области спектра.

Все исследования, направленные на характеризацию НЧ ШУ, показывают, что структура плёнки из наночастиц зависит от свойств поверхности, на которой она выращена. Изучена микроскопическая структура агрегатов наночастиц внутри плёнки. Показано для НЧ ШУ и УКТ преимущественное наличие углерода в образцах, однако
также идентифицированы различные примеси в составе исследуемых образцов. Исследование ФЛ НЧ ШУ убедительно показало, что люминесценция этих частиц отсутствует, а слабое свечение растворов связано с наличием в них примесей. Показано, что НЧ ШУ подавляют люминесценцию ПК в составе композитной структуры.

Исследование УКТ, полученных при электролизе этилового спирта, показало наличие слабой люминесценции в видимой области спектра. Представлены гипотезы, объясняющие данное явление. Положение максимума люминесцентного пика зависит от поверхностного покрова УКТ: синяя область спектра для ФЛ УКТ в водном растворе, зелёная область – для ФЛ УКТ в виде плёнки, жёлтая область – для ФЛ УКТ, упакованных в KBr. Обнаружено, что продолжительное воздействие УФ излучения приводит не к деградации, а к росту люминесцентного сигнала для последних двух видов образцов. Предложена гипотеза, объясняющая этот эффект.

В данной работе впервые создан композитный материал на основе матрицы ПК с внедрёнными в неё УКТ. Показано, что данный материал обладает особенным спектром ФЛ, который не может быть представлен как сумма люминесцентных пиков ПК и УКТ, а может быть объяснён результатом энергетического взаимодействия ПК и УКТ с возможным переходом электрона от наноструктуры одного типа к другой.

Ряд полученных в работе научных результатов был представлен на LIV Школе ПИЯФ по физике конденсированного состояния (ФКС-2020), которая состоялась 16 –21 марта 2020 г. в Санкт-Петербурге.