Спектроскопия плёнок нанокомпозитов полисиланы/пористые оксиды кремния и титана

Abstract

Разработана методика, найдены оптимальные технологические условия приготовления плёнок нанокомпозитов на основе кремнийорганического полимера поли(ди-n-гексилсилана) (ПДГС), введённого в поры плёнок SiO₂ и TiO₂, в зависимости от концентрации полимера и типа пористых плёнок. Выполнены исследования спектров поглощения, фотолюминесценции и возбуждения в зависимости от приведённых параметров в широком интервале температур 15—330 К, а также показателей преломления чистых плёнок и нанокомпозитов. Из сравнения спектров плёнок нанокомпозитов ПДГС/SiO₂, ПДГС/TiO₂ и нанокомпозитов ПДГС/СБА-15, исследованных ранее, определена природа конформаций полимерных цепей в ограниченном объёме пор, а также процессы их локализации в порах. Отмечены характерные особенности плёнок нанокомпозитов, связанные с наблюдением интенсивной фотолюминесценции агрегатов даже при комнатной температуре. Найдено, что эффективность фотолюминесценции ПДГС/TiO₂ намного меньше, чем для ПДГС/SiO₂, что связано с диссоциацией экситонов на границе полимер—TiO₂.

Розроблено методу, знайдено оптимальні технологічні умови приготування плівок нанокомпозитів на основі кремнійорганічного полімера полі(ді-n-гексилсилану) (ПДГС), уведеного в пори плівок SiO₂ і TiO₂, залежно від концентрації полімера і типу пористих плівок. Виконано дослідження спектрів вбирання, фотолюмінесценції і збудження залежно від наведених параметрів у широкому інтервалі температур 15—330 К, а також показників заломлення чистих плівок і нанокомпозитів. З порівняння спектрів плівок нанокомпозитів ПДГС/SiO₂, ПДГС/TiO₂ і нанокомпозитів ПДГС/СБА-15, досліджених раніше, визначено природу конформації полімерних ланцюгів в обмеженому об’ємі пор, а також процеси їх локалізації в порах. Відмічено характерні особливості плівок нанокомпозитів, які пов’язані зі спостереженням інтенсивної фотолюмінесценції аґреґатів навіть за кімнатної температури. Знайдено, що ефективність фотолюмінесценції ПДГС/TiO₂ є набагато меншою, аніж для ПДГС/SiO₂, що пов’язано з дисоціяцією екситонів на межі полімер—TiO₂.

An experimental technique for fabrication of thin films of Si—organic polymer poly(di-n-hexylsilane) (PDHS) embedded into SiO₂ and TiO₂ porous matrix is developed. Fabrication conditions, such as polymer concentration in solution used for adsorption, and type of porous films are optimized. Refractive indexes of neat porous films and nanocomposites are measured. Investigation of absorption, photoluminescence and luminescence excitation spectra is performed in a wide temperature range of 15—330 K. Comparison of spectral properties of PDHS/SiO₂, PDHS/TiO₂ and PDHS/SBA-15 investigated earlier allows to make conclusions about localization and conformation of polymer chains within the pores. An intense aggregate photoluminescence at room temperature is specific feature of newly fabricated composites. Photoluminescence of PDHS/TiO₂ composites is much lower than that of PDHS/SiO₂ composites, which are attributed to the exciton dissociation at the polymer—TiO₂ interface.