Влияние молекулярной примеси азота на фотолюминесценцию фуллерита C₆₀

Abstract

В температурном интервале 20–230 К спектрально-люминесцентным методом исследованы поликристаллические образцы фуллерита С₆₀ с различной концентрацией примеси молекул азота. Для растворов С₆₀–N₂ установлены существенные изменения характеристик фотолюминесценции. При Т = 20 К обнаружен значительный вклад люминесценции центров свечения («глубокие Х-ловушки»), определяемый концентрацией молекул N₂ в октаэдрических полостях ГЦК решетки фуллерита. На основании наблюдаемого в экспериментах различия влияния примеси азота на структурные и люминесцентные характеристики растворов С₆₀–N₂ сделан вывод о существенно неоднородном заполнении решеточных пустот (от поверхности) в глубину образцов. Изучены температурные зависимости интегральной интенсивности излучения образцов с разной концентрацией азота. Показано, что молекулы N₂ оказывают слабое влияние на процесс формирования ориентационного стекла фуллерита. Для исследованных растворов С₆₀–N₂ экспериментально зафиксирована тенденция понижения температуры стеклования при увеличении концентрации примеси.

В температурному інтервалі 20–230 К спектрально-люмінесцентним методом досліджені полікристалічні зразки фулериту С₆₀ з різною концентрацією домішки молекул азоту. Для розчинів С₆₀–N₂ встановлено значні зміни характеристик фотолюмінісценції. При Т = 20 К виявлено значний вклад люмінесценції центрів висвічування («глибокі Х-уловлювачі»), який визначається концентрацією молекул N₂ в октаедричних порожнинах ГЦК гратки фулериту. На підставі спостережуваної в експериментах відмінності впливу домішки азоту на структурні та люмінесцентні характеристики розчину С₆₀–N₂ зроблено висновок про суттєво неоднорідне заповнення граткових порожнин (від поверхні) в глибину зразків. Вивчено температурні залежності інтегральної інтенсивності випромінювання зразків з різною концентрацією азоту. Показано, що молекули N₂ мають слабкий вплив на процес формування орінтаційного скла фулериту. Для досліджених розчинів С₆₀–N₂ експериментально зафіксовано тенденцію зниження температури склування при збільшенні концентрації домішки.

The polycrystalline samples of fullerite C₆₀ of different nitrogen impurity concentration have been studied in the temperature range 20–230 K by using the luminescence-spectroscopy method. It is found that the photoluminescence characteristics of the C₆₀–N₂ solutions demonstrate substantial changes. At T = 20 K one can observe an essential contribution from the luminescence centers (“deep X-trap”) determined by the N₂ molecule concentration in the octahedral voids of the fullerite C₆₀ fcc lattice. The difference in the influences of nitrogen impurity on the structural and luminescence characteristics of the C₆₀–N₂ observed in the experiments allows one to conclude that the filling of the lattice voids in depth (down from the surface) of the samples is rather inhomogeneous. The temperature dependences of integrated intensity of radiation of the samples with different nitrogen concentrations are investigated. It is shown the N₂ molecules have little effect on the formation of orientational glass fullerite. It is established experimentally that in the C₆₀–N₂ solutions there is a tendency for the glass transition temperature to be decreased with increasing impurity concentration.