Спектрально-кинетические характеристики композиций полиметилметакрилата/ CdS: Ln(111)

Актуальность работы обусловлена потребностью науки и техники в
материалах с необычными спектральными свойствами, установлением влияния
способа синтеза и модифицирования, а также состава и свойств реагентов на
формирование композиций и понимание механизмов возникновения их свойств.
Композиты на основе полиметилметакрилата, модифицированного
сульфидом кадмия и редкоземельными элементами являются новыми и весьма
перспективными материалами для оптики, светотехники, электроники [1-3].
В последние годы увеличился интерес ученых к изучению композитных
материалов, легированных редкоземельными элементами или
полупроводниковыми нанокристаллами или квантовыми точками [4–8]. Это
связано с тем, что в наноразмерном состоянии эти материалы проявляют
уникальные свойства. [9].
Полупроводниковые квантовые точки (КТ) интенсивно люминесцируют и
воспроизводят оптические характеристики. Легирование лантаноидов
положительно влияет на их свойства. Внедрение КТ в полимерные матрицы
приводит к формированию требуемой морфологии композиций. Проблема
синтеза оптически прозрачных полимерных композиций, содержащих КТ
группы AIIBVI, заключается в крайне малой растворимости халькогенидов
металлов и большинства их предшественников в мономерах.
Обычно размер КТ не превышает 10 nm. Агломераты КТ могут достигать
десятков нанометров и более. Люминесценцию КТ связывают с излучательной
рекомбинацией носителей зарядов на энергетических уровнях примесных
дефектов, находящихся в объеме и на поверхности материаллов. Легирование
кристаллов лантаноидами или редкоземельными элементаи изменяет их
оптические и физико-химические свойства. Легирование полупроводниковых
КТ лантаноидами приводит к изменению энергетической диаграммы
полупроводниковых структур.
Однако существует проблема получения композитов с однородным
распределением полупроводников и редкоземельных элементов в объеме
полимерной матрицы. Если полупроводникоые КТ и редкоземельные элементы
распределены в полимере равномерно увеличивается эффективность
люминесценции, в связи с тем, что практически каждая КТ люминофора
подвергается возбуждению.
Весьма перспективным, с нашей точки зрения, является применение
композитов с полупроводниковыми квантовыми точками и редкоземельными
элементами в качестве вторичной оптики. Основным преимуществом
источников излучения с удаленным люминофором является отсутствие
слепящего эффекта за счѐт свечения всей поверхности люминесцирующего
наногибридного рассеивателя, что повышает комфортность освещения. Однако
практическое применение новых полимерных материалов одновременно
легированных сульфидом кадмия и редкоземельными элементами в литературе
не описано и не достаточно исследований данных материалов.
Несмотря на то, что количество исследований в этой области пока не
много, разработка контролируемых методов введения полупроводниковых КТ и
редкоземельных элементов в полимерные матрицы для создания новых
наноматериалов для фотоники определяет актуальность данной тематики,
лежащей в основе настоящей работы.
В связи с этим, целью работы является исследование спектрально-
кинетических характеристик новых материалов на основе ПММА
одновременно легированных сульфидом кадмия и редкоземельными
элементами.
Задачи исследования:
1. Измерить спектрально-кинетические характеристики
фотолюминесценции композитов на основе ПММА одновременно
легированных сульфидом кадмия и редкоземельными элементами.
2. Исследовать спектральные характеристики стационарной
фотолюминесценции ПММА одновременно легированных сульфидом
кадмия и редкоземельными элементами.
3. Измерить спектры пропускания, поглощения и возбуждения
композитов на основе полиметилметакрилата, модифицированного
сульфидом кадмия и редкоземельными элементами.
4. Рассчитать координаты цветности ФЛ композитов на основе ПММА
одновременно легированных сульфидом кадмия и редкоземельными
элементами.
5. Изучить механизмы возникновения люминесценции в исследуемых
композициях.
6. Дать рекомендации относительно области применения данных
материалов.