Фотопровідне оптичне середовище для оптоелектроніки

Винахід відноситься до фотопровідних середовищ, які можуть бути застосовані в оптоелектроніці для реєстрації, зберігання і зчитування інформації оптичними та магнітооптичними пристроями. Відоме оптичне середовище з фоторефрактивними і фотомагнітними властивостями на основі монокристалу координаційної сполуки Na2[Fe(CN)5NO] 2H 2O (Gutlich P., Garcia Y., Woike T. Coordination Chemistry Reviews, 2001, v.219-221, p.839-879). В кристалічних зразках цієї сполуки спостерігаються фотоіндуковані зміни оптичних і магнітних характеристик завдяки можливості фотогенерації і переносу електрона між атомом заліза і лігандом. Суттєвими недоліками цього оптичного середовища є сильна залежність величини фотоіндукованих ефектів від температури, що зумовлено малими енергіями активації зворотних електронних переходів при релаксації фотоіндукованих змін та невеликими відстанями між пасткою і центром рекомбінації. Крім низьких температур, перешкодою для широкого практичного використання є і те, що монокристалічні зразки мають малі розміри і потребують попередньої механічної обробки та їх орієнтування за напрямками кристалічної ґратки. Найбільш близьким за технічною суттю до запропонованого є оптичне середовище на основі полімерної плівки, що містить гематит (Fе2О3) (Dhananjeyan M.R., Mielczarski Е., Таmрі K.R., Buffat P., Bensimon M., Kulik A., Mielczarski J., Kiwi J. J. Ph ys. Chem. B. 2001, v.105, N48, p.12046-12055). Однак і це оптичне середовище має недоліки, серед яких порівняно низька чутливість до видимого світла в діапазоні кімнатних температур. В основу винаходу поставлено задачу створення оптичного середовища для оптоелектроніки з кращими фотопровідними характеристиками у видимій області. Поставлена задача досягнута тим, що в оптичному середовищі для оптоелектроніки, яке складається з твердої прозорої підкладки з послідовно нанесеними на неї прозорим електропровідним шаром та світлочутливим шаром, світлочутливий шар містить домішки гетерометалічної координаційної сполуки [NiL][MnCl4] (L - 4,6,6-триметил-1,9-діаміно-3,7-діаза-нона-3-єн) в кількості 20-50%. Саме такий склад сполуки та її вміст у світлочутливому шарі виражають сукупність ознак, необхідних і достатніх для досягнення технічного результату. Приклад В реактор вносять 0,07г (0,0012М) порошку нікелю, 0,07г (0,0012М) порошку марганцю, 0,32г (0,0048М) дигідрохлориду етилендіаміну, приливають 1мл ацетону та 10мл метанолу. Реакційну суміш нагрівають з оберненим холодильником при постійному перемішуванні та температурі 500С протягом 6 годин до повного розчинення металів. Жовті кристали цільового продукту, які утворюються при повільному випаровуванні одержаного розчину, фільтрують і висушують відомими прийомами. Вихід 0,25г (45%). Податкову кількість продукту можна одержати при висолюванні фільтрату. Знайдено, %: Ni=12,8; Mn=12,0; Сl - 30,9; N=12,0; Обчислено, %: Ni=12,87; Mn=12,05; Сl=31,11; N=12,29; Для одержання зразків оптичного середовища окремо готували розчини в диметилфораміді гетерометалічної координаційної сполуки та полі-N-епоксипропілкарбазолу (ПЕПК) різних концентрацій, які змішували і одержували розчини з концентрацією гетерометалічної координаційної сполуки, яка змінювалась від 1 до 50%. Приготовані таким чином розчини поливали на скляну пластину, покриту прозорим електропровідним шаром SnО2/Іn2О3. Після поливу і утворення плівки зразок сушили у вакуумній сушильній шафі при температурі +800С протягом 6-ти годин. Товщина світлочутливого шару оптичного середовища, яку вимірювали за допомогою інтерференційного мікроскопу МИИ-4, складала 1.0-1.1мкм. У одержаних зразків за допомогою спектрально-розрахункового комплексу КСВИП-23 вимірювали оптичну густину (А) світлочутливого шару в діапазоні довжин хвиль 4001000нм. Після цього на поверхню світлочутливого шару методом термічного напилення у вакуумній камері установки ВУП-4 при тиску 10-5торр наносили плівку алюмінію. До контактів зразка прикладали електричну напругу і за допомогою запам'ятовуючого осцилографа вимірювали величину густини фотостр уму (jрн) при опроміненні монохроматичним світлом. Величину напруженості електричного поля (Е) змінювали від 1×106 до 2×108В/м. Опромінювання монохроматичним світлом проводили зі сторони прозорого електроду SnO2/Іn2 O3. В якості джерела світла використовували лампу накалювання із світлофільтрами. Інтенсивність світла (І0) змінювали в діапазоні від 0.5 до 6Вт/м 2 за допомогою нейтральних світлофільтрів. На кресленні приведені спектри оптичного поглинання плівок фоточутливого шар у нового оптичного середовища 1 та прототипу 2 з концентрацією домішки 30%. Як видно з наведених спектрів, введення гетерометалічного комплексу замість Fе2O3 приводить до появи смуги поглинання у видимій області. В таблиці представлені результати вимірювання величини густини фотостр уму для прототипу та запропонованого оптичного середовища при двох значеннях довжини хвилі світла та різних концентраціях домішки. З одержаних результатів можна зробити висновок, що в новому оптичному середовищі величина фотостр уму значно більша, у порівнянні з прототипом (в 15 разів при 440нм та у 80 разів при 546нм). При підвищенні концентрації домішок (більше 30% для прототипу і більше 50% для нового оптичного середовища) фотопровідність середовища зростає, але при цьому погіршується оптична і стехіометрична однорідність фоточутли вого шар у. Таблиця Значення величин густини фо тострум у (jpн) для прототипу та нового оптичного середовищ (Т=293К, І0=2Вт/м 2, Е=1×108 В/м) Прототип Вміст домішки у jpн, А/м 2 jpн, А/м 2 фоточут- l l ливому ( =440нм) ( =546нм) шарі, % 1 10 20 30 Нове оптичне середовище 1 10 20 30 50 1.0×10-6 5.5×10-5 1.8×10-4 2.2×10-6 9.2×10-5 4.0×10-4 2.7×10-3 3.0×10-3 1.8×10-6 1.0×10-5 1.2×10-6 5.2×10-5 1.9×10-4 8.0×10-4 1.5×10-3