Preparation of hybrid materials based on low band gap semiconductors

Leniarska Klaudyna

Abstract

-
Diploma typeMaster of Science
Author Leniarska Klaudyna
Leniarska Klaudyna,,
-
Title in PolishOtrzymywanie hybryd materiałowych na bazie półprzewodników o małej przerwie elektronowej
Supervisor Adam Proń KChTP
Adam Proń,,
- Chair Of Polymer Chemistry And Technology
Certifying unitFaculty of Chemistry (FC)
Affiliation unitChair Of Polymer Chemistry And Technology (CPCT)
Study subject / specializationTechnologia Chemiczna
Languagepl polski
StatusFinished
Defense Date05-09-2013
Issue date (year)2013
Keywords in Polish-
Keywords in English-
Abstract in PolishCelem mojej pracy magisterskiej było otrzymywanie i badanie hybryd materiałowych opartych na połączeniu nieorganicznych nanokryształów półprzewodnikowych z organicznymi półprzewodnikami. W pierwszym etapie mojej pracy zajmowałam się syntezą nanokryształów półprzewodnikowych charakteryzujących się małą przerwą energii wzbronionej. Otrzymałam trzy typy nanokryształów: nanokryształy dwuskładnikowe (InP), nanokryształy stopowe, trójskładnikowe (CuInS2) i czteroskładnikowe (CuInZnS3). Opierając się na danych literaturowych otrzymałam nanokryształy InP o strukturze blendy cynkowej, kształcie sferycznym i rozmiarze nieprzekraczającym 4 nm. Przeprowadziłam modyfikacje literaturowej metody otrzymywania nanokryształów InP, polegającą na zastąpieniu generowanego in situ prekursora indu wcześniej otrzymaną solą indu z kwasem tłuszczowym. Ta prosta zmiana przepisu preparatywnego pozwoliła na otrzymanie nanokryształów InP pokrytych warstwa In2O3 o rozmiarze nieprzekraczającym 4 nm. Nanokryształy takie są znane, jednak jak dotychczas nie zdołano uzyskać nanocząstek InP/In2O3 mniejszych niż 6 nm. Wykazałam również, że zarówno nanokryształy InP i InP/In2O3 łatwo podlegają wymianie pierwotnych ligandów na prosty ligand dwufunkcyjny 1,6˗heksylodiaminę. Badania spektroskopowe (IR, 1H NMR) pokazały, że warstwa tlenku indu(III) na powierzchni InP ułatwia połączenie ligandu zawierającego grupę aminową z nanokryształem. Stosując prostą modyfikacje metody otrzymywania wurcytowych nanokryształów selenku indu(III) i miedzi(I) polegającą na zastąpieniu oleiloaminy, 1˗oktadekenem otrzymałam nanokryształy CuInS2 o strukturze wurcytowej i rozmiarze nieprzekraczającym 8 nm. Otrzymane nanokryształy udało się w prosty sposób rozdzielić na dwie frakcje: o rozmiarze nanokryształów 5˗6 nm i przerwie energii wzbronionych 1,70 eV oraz o rozmiarze nanokryształów do 3 nm i przerwie energii wzbronionych 1,84 eV. Badanie tych frakcji pozwoliło, więc na wykazanie efektu uwiezienia kwantowego. Stosując nowy układ prekursorów otrzymałam czteroskładnikowe stopowe nanokryształy CuInZnS3 o strukturze blendy cynkowej i różnym stosunku miedzi do cynku. Otrzymane nanokryształy charakteryzowały się szerokim zakresem absorpcji i emisji zależnym od ilości użytego prekursora cynku. Na widmach UV zarejestrowanych dla dyspersji otrzymanych nanokryształów obserwowano duże przesunięcie Stokes’a dochodzące do około 170 nm. Stosunek miedzi do cynku, wpływający na widmo absorpcji i emisji nie miał wpływu na rozmiar otrzymywanych nanokryształów. Otrzymane nanokryształy charakteryzowały się rozmiarem od 2 do 4 nm. Dla otrzymanych nanokryształów InP, CuInS2 i CuInZnS3 przeprowadziłam wymianę ligandów pierwotnych stosując trimer aniliny dla InP oraz dimer aniliny dla CuInS2 i CuInZnS3. Przeprowadzone badania elektrochemiczne i spektroskopowe otrzymanych hybryd dowodzą, że proces wymiany był efektywny, a elektrochemicznie aktywne ligandy silnie wiązały się z powierzchnią nanokryształu. Szczególnie obiecujące wydaje się zróżnicowanie widm UV dla hybryd z nanokryształami CuInS2 i CuInZnS3 gdzie zaobserwowano zmianę stosunku intensywności pasm ligandu w zależności od użytego nanokryształu świadczące o różnym koordynacji tego samego ligandu zna powierzchną nanokryształów CuInS2 i CuInZnS3. W ostatnim etapie mojej pracy otrzymałam dwa małocząsteczkowe półprzewodniki organiczne: 5˗N˗oktylo˗tieno[3,4˗c]pirolo˗4,6˗dion i benzotiadiazol. W przyszłości związki te, po dalszych modyfikacjach, zostaną wykorzystane do otrzymywania bardziej zaawansowanych układów hybrydowych
File
praca mgr Klaudyna Leniarska.doc (file archived - login or check accessibility on faculty) praca mgr Klaudyna Leniarska.doc 15.76 MB


Back