Анотація до роботи:

Фененко Л.І. Структурні та фізичні властивості полімерних плівок, допованих барвниками та композитів на їх основі. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.10 – фізика напівпровідників та діелектриків. Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України, Київ, 2003.

Дисертація присвячена розробці та комплексному дослідженню фізичних характеристик полімерних структур з барвниками з метою їх використання в якості фоточутливих та світловипромінюючих середовищ.

Досліджено морфологію поверхні та структуру полімерних композитних плівок на основі ПЕПК та 3,6-ди-Br-ПЕПК з V₂O₅. В композитах встановлено збереження шарової структури V₂O₅ та виявлена наявність донорно-акцепторних комплексів з перенесенням заряду.

Вперше систематизовано досліджено вплив іонності органічних барвників (ОБ) на характеристики полімерних плівок ПЕПК + N% мас.ОБ. Встановлено, що існує гранична концентрація ОБ (між 20 та 50% мас.), яка обумовлює фізичні властивості та структуру плівок. Морфологія поверхні плівок нанозернистого характеру та залежить від іонності та концентрації ОБ в полімері. В досліджуваних структурах вперше виявлено самоорганізацію. Запропоновано моделі досліджуваних структур в залежності від степені асоціації та агрегації ОБ. Виявлено вплив іонності ОБ на електропровідність плівок. Побудовані енергетичні діаграми структур та проведено аналіз експерименту та теоретичних квантово-механічних розрахунків. На полімерних плівках ПЕПК з внутрішньоіонними барвниками отримано електролюмінесценцію.

В дисертаційній роботі представлені результати комплексних досліджень морфології, структури, електрофізичних та фотоелектричних властивостей полімерних плівок ПЕПК і його похідної, допованих неорганічними та органічними барвниками, та композитів на їх основі методами мас-спектрометричного, рентгеноструктурного аналізу, атомно-силової мікроскопії, інжекційно-контактним та оптичними методами.

Виходячи з аналізу проведених досліджень можна сформулювати (вперше) такі основні результати та висновки роботи:

1. Методом поливу з розчину на підкладку отримані плівки V₂O₅ та його композитів з ПЕПК і 3,6-ди-Br-ПЕПК. Поверхня плівок V₂O₅ представляє собою впорядковані паралельні волокна; поверхня плівок полімерів має аморфний характер; поверхня композитів представлена у вигляді хаотично розташованих переплетених волокон V₂O₅ з полімерними включеннями. При формуванні досліджуваних композитів не відбувається інтеркаляції полімера в міжшарові галереї V₂O₅. В плівках на основі ПЕПК та 3,6-ди-Br-ПЕПК з V₂O₅ виявлено наявність донорно-акцепторних комплексів з перенесенням заряду (КПЗ), які обумовлюють оптичні та електричні властивості композитів.

2. Виявлено, що електропровідність композитів складається з провідності полімера, волокон V₂O₅, а також компоненти, яка з’являється внаслідок присутності КПЗ. В плівках композитів поглинають як молекули полімера, так і молекули V₂O₅, а їх фотолюмінесценція представлена випромінюванням волокон V₂O₅ різного діаметра внаслідок утворення КПЗ. Встановлено, що ФЛ полімерів більш короткоживуча, ніж V₂O₅.

3. Виявлена залежність оптичних, електрофізичних властивостей та морфології поверхні полімерних плівок на основі ПЕПК з ОБ 1-11 від іонності та хімічної будови барвників. Встановлено, що у випадку малих концентрацій барвника (1% мас.) асоціація не відбувається, при 20% мас. відбувається асоціація та починається агрегація молекул барвника, а при 50% мас. ОБ процес асоціації та агрегації закінчується. Показано, що поверхня досліджуваних плівок гладка, нанозерниста, характер її залежить від іонності барвника, а також встановлено, що в полімерних плівках з ОБ відбувається самоорганізація у вигляді п’ятикутних та шестикутних утворень на поверхні, яка спричинена взаємодією барвник - полімер та барвник - барвник. Іонні ОБ (катіонні, аніонні та внутрішньоіонні) сильніше впливають на морфологію поверхні плівки при їх невеликому вмісті (1% мас.), а нейтральні – при вмісті 20-50% мас. Встановлено, що існує гранична концентрація ОБ (між 20% мас. та 50% мас.), яка визначає відміну морфології та структури, а також оптичних, електрофізичних та електролюмінесцентних властивостей досліджуваних плівок. При перевищенні граничного значення вмісту ОБ в полімері відбувається агрегація барвника. Провідність всередині агрегатів значно більша, ніж провідність між ними. Величина провідності збільшується в ряду аніонний – нейтральний – катіонний - внутрішньоіонний ОБ.

4. Запропоновані енергетичні діаграми досліджуваних структур на основі ПЕПК з ОБ та проаналізована їх працездатність. Для створення фоточутливих структур придатні практично всі барвники ОБ 1-11, а для електролюмінесцентних найбільш перспективними є внутрішньоіонні ОБ 9-10.

5. Запропоновано моделі структури досліджуваних полімерних плівок в залежності від степені агрегації та розміру агрегатів по відношенню до товщини плівки. Відповідність моделей експерименту проаналізовано та апробовано на прикладі структур на основі ПЕПК + N% мас. ОБ 9 та ПЕПК + N% мас. ОБ 11, на яких отримано електролюмінесценцію.

Експериментально підтверджена можливість застосування органічних полімерних композитних матеріалів за їх морфологією, структурою, електрофізичними та фотоелектричними властивостями для створення фоточутливих та світловипромінюючих структур.

Основні результати дисертаційної роботи викладені в наступних публікаціях:

1. Булавін Л., Свєчніков С., Смертенко П., Фененко Л. Використання диференційного методу аналізу інтегральних характеристик при дослідженнях полімерів // Збірник наукових праць Полтавського державного педагогічного інституту ім.В.Г.Короленка, вип.3, сер.”Фіз.мат.науки”.- Полтава.-1998.- с.78-83.

2. Davidenko N.A., Fenenko L.I., Ishchenko A.A., Olkhovik G.P., Smertenko P.S. Influence of contacts on electroconductivity of polymer electroluminescent films, doped by polymethine dyes // Functional Materials.- 2000.- v. 7, N 4(1).- Р.664-666.

3. Davidenko N.A., Fenenko L.I., Ichtchenko A.A., Kuzma M., Smertenko P.S., Svechnikov S.V. Charge flow in polymer films on PEPC base doped by polymethine dyes // Synthetic Metals.- 2001.- v.122, N 1.- Р.173-175.

4. Svechnikov Sergey, Smertenko Petro, Guba Nikolay, Grebinska Ludmila, Fenenko Larisa and Pokhodenko Vitaliy. Peculiarities of Charge Flow in Polyepoxypropilcarbazol and its Derivatives, Doped by V₂O₅ and SbCl₆ // Mol. Cryst. and Liq.Cryst.- 2001- Vol.361- Р.119-125.

5. Давиденко Н.А., Деревянко Н.А., Ищенко А.А., Василенко Н.П., Смертенко П.С., Фененко Л.И. Электропроводность сэндвич структур с пленками поли-N-эпоксикарбазола, допированных органическими красителями различной ионности // ТЭХ. –2001.- т.37, №6- с.336-340.

6. Svechnikov S.V., Fenenko L.I., Smertenko P.S., Prokopenko I.V., Litvin P.M., Litvin O.P., Pokhodenko V.D., Guba N.F., Golovatiy V.G., Shabel’nikov V.P. and Grebinska L.N. Peculiarities of surface morphology and composition of polymer - vanadium oxide composite films // Mol. Cryst. and Liq.Cryst.- 2002.- v.384.-p.69-76.

7. Davidenko N.A., Derevyanko N.A., Fenenko L.I., Ishchenko A.A., Olkhovik G.P., Smertenko P.S. Conductivity of sandwich - structures based on dye-doped photoconducting and nonphotoconducting polymer films // Semiconductor Physics, Qantum Electronics @ Optoelectronics.-2002.- v.5, N4.-Р.453-456.

8. Свєчніков С.В., Походенко В.Д., Олексенко П.Ф., Губа Н.Ф., Бережинський Л.І., Сукач Г.О., Смертенко П.С., Гребинська Л.Н., Фененко Л.І. Фотолюмінесценція і поглинання плівок полі-N-епоксипропілкарбазолу і бром- полі-N-епоксипропілкарбазолу з нанорозмірними частинками V₂O₅ // Фізика і хімія твердого тіла.- 2002.- v.3, N1.-Р.33-39.

9. Давиденко Н.А., Деревянко Н.А., Ищенко А.А., Смертенко П.С., Фененко Л.И. Электропроводность сендвич-структур с полимерными пленками, допированными органическими красителями с атомами бора и металла / Электрохимия.- 2003.- т.39, №3.- с.294-299.

10. Davidenko N.A., Fenenko L.I., Ishchenko A.A., Olkhovik G.P., Smerteko P.S. Influence of contacts on electroconductivity of polymer electroluminescent films, doped by polymethine dyes // In “Electronic Processes in Organic Materials”, International Conference in Kharkiv (Ukraine).- May 22-28, 2000.- Р.92.

11. Svechnikov S.V., Smertenko P.S., Guba M.F., Grebinska L.M., Fenenko L.I., Pokhodenko V.D. Peculiarities of charge flow in polyepoxipropilcarbazol and its derivatives, doped by V₂O₅ and SbCl₆ // In “Electronic Processes in Organic Materials”, International Conference in Kharkiv (Ukraine).- May 22-28, 2000.- Р.175-176.

12. Kuzma Marian, Smertenko Petro S., Fenenko Larisa I., Svechnikov Sergei V., Ichtchenko Alexander A., Davidenko Alexander N. Charge flow in polymer films on the PEPC base doped by polymethine dyes // In Book of Abstracts, E-MRS 2000 Spring Meeting. - Strasburg. - 2000. - I/P31. - P.I-14.

13. Свечников С.В., Олексенко П.Ф., Сукач Г.А., Бережинский Л.И., Смертенко П.С., Фененко Л.И, Походенко В.Д., Губа Н.Ф., Гребинская Л.Н. Оптические характеристики полимерных пленок ПЭПК И Br-ПЭПК, допированных V₂O₅ // “VIII Міжнародна конференція з фізики і технології тонких плівок. Матеріали конференції”.-Івано-Франківськ (Україна).- 2001- с.97-98.

14. Давиденко Н.А., Деревянко Н.А., Ищенко А.А., Ольховик Г.П., Смертенко П.С., Фененко Л.И. Электрофизические свойства тонких пленок на основе окрашенных фотопроводящих полимеров // “VIII Міжнародна конференція з фізики і технології тонких плівок. Матеріали конференції”.-Івано-Франківськ (Україна).- 2001.- с.121.

15. Svechnikov S.V., Fenenko L.I., Smertenko P.S., Prokopenko I.V., Litvin P.M., Litvin O.P., Pokhodenko V.D., Guba N.F., Golovatiy V.G., Shabel’nikov V.P. and Grebinska L.N. Surface morphology of polymer - vanadium oxide composite films and their structure // In “Electronic Processes in Organic Materials”, Naukoviy Svit.- Kyiv.- 2002.-Р.51.

16. Davidenko N.A., Ishchenko A.A., Fenenko L.I., Smertenko P.S. Electroconductivity of sandwich structures on the base of poly-n-epoxypropylcarbazol doped by organic dyes of various ionic ability // In “Electronic Processes in Organic Materials”, Naukoviy Svit.- Kyiv.- 2002.-Р.129.

17. Davidenko N.A., Derevyanko N.A., Ishchenko A.A., Brehmer L., Schrader S., Fenenko L.I., Smertenko P.S. Electroconductivity of sandwich structures on the base of poly-n-epoxypropylcarbazol doped by organic dyes of various ionic ability // In Book of Abstracts 81 Bunsen-Kolloquium “Charge transfer at conducting polymers: Fundamentals and Applications”, Dresden (Germany).- 2002.-Р.33.

18. Sukach G.A., Svechnikov S.V., Smertenko P.S., Fenenko L.I., Brehmer L., Schrader S., Guba N.F., Grebinska L.N. Peculiarities of optic characteristics of PEPK and Br-PEPC doped by vanadium oxide // In Book of Abstracts 81 Bunsen-Kolloquium “Charge transfer at conducting polymers: Fundamentals and Applications”, Dresden (Germany).- 2002.-Р.47.

19. Svechnikov S.V., Guba M.F., Fenenko L.I., Smertenko P.S., Prokopenko J.V., Grebinska L.M., Lytvyn P.M., Pyriatynsky Yu.P., Lytvyn O.P., Olhovik G.P. Spectral Characteristics and Surface Morphology of Organic Polymer Films With V₂O₅-nanoparticles // In Book of Abstracts “Spectroelectrochemistry of conducting polymers”, Moscow (Russia).- 2002.-Р.111-112.

Анотації