научная статья по теме ГОЛОГРАФИЧЕСКАЯ СРЕДА НА ОСНОВЕ ГАЛОГЕНСОДЕРЖАЩЕГО СООЛИГОМЕРА Химия

Текст научной статьи на тему «ГОЛОГРАФИЧЕСКАЯ СРЕДА НА ОСНОВЕ ГАЛОГЕНСОДЕРЖАЩЕГО СООЛИГОМЕРА»

ХИМИЯ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ, 2015, том 49, № 2, с. 123-127

== ПРОЦЕССЫ И МАТЕРИАЛЫ

ДЛЯ ОПТИЧЕСКИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

УДК 678.621.315.772.93

ГОЛОГРАФИЧЕСКАЯ СРЕДА НА ОСНОВЕ ГАЛОГЕНСОДЕРЖАЩЕГО СООЛИГОМЕРА

© 2015 г. Н. А. Давиденко, И. И. Давиденко, Ю. П. Гетманчук, Е. В. Мокринская,

В. А. Павлов, Н. Г. Чуприна

Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко Украина, 01601МСП, Киев, ул. Владимирская, 64/13 E-mail: ndav@univ.kiev.ua Поступила в редакцию 01.10.2014 г.

Исследованы информационные свойства регистрирующих сред для фототермопластического способа записи голограмм с пленками олигомерных композитов на основе карбазолилсодержа-щих соолигомеров, один из которых содержит атомы Br. Среда на основе Br-содержащего сооли-гомера обладает большей голографической чувствительностью из-за более высокой скорости разрядки поверхности пленок во время экспозиции и формирования скрытого электростатического изображения.

DOI: 10.7868/S0023119315020047

В информационных регистрирующих средах (электрографических и голографических) [1, 2] используются органические олигомеры и композиции на их основе (ОК). Голографические регистрирующие среды (ГРС) для фототермопластического (ФТП) [3] способа записи голограмм должны обладать необходимыми реологическими свойствами, высоким электрическим сопротивлением в темноте, большой фотопроводимостью. Реологические свойства обеспечиваются механической гибкостью звеньев основной цепи, боковых групп в основной цепи олигомера или молекул допантов ОК. Высокая фотопроводимость обеспечивается допантами с большим коэффициентом экстинции и их способностью в возбужденном состоянии эффективно отдавать или принимать электроны на я-сопряженные фрагменты олигомера с образованием пар зарядов, эффективным разделением зарядовых пар и транспортом неравновесных носителей заряда по

я-сопряженным фрагментам олигомера и допан-та. Комплекс этих свойств ОК является необходимым для их практического использования в ФТП-способе записи голограмм. При этом преимущество одного свойства (реология или фотопроводимость) может нивелировать недостаточность другого. Целью настоящей работы было проведение сравнительного анализа информационных свойств ГРС на основе нового галогенсо-держащего сооолигомера с известным карбазо-лилсодержащим соолигомером.

ОБРАЗЦЫ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

В качестве фотопроводящих матриц ОК использовали известный [4] соолигомер карбазо-лилглицидилового эфира с бутилглицидиловым эфиром (ГКБЭ) и новый 1,3,6-трибромглицидил-карбазолила с а-нафтилглицидиловым эфиром ^гГК-НГЭ):

|ch2-ch-o^ CH2-CH-ofm |сн2-сн-о^ CH2-CH-offfl

сн2

I 2

N.

ГКБЭ

CH2

I 2

0

1

C4H9

Brrn-НГЭ

i24

ДАВИДЕН^ и др.

В качестве сенсибилизатора использовали соединение с внутримолекулярным переносом заряда СВПЗ1:

NO,

COOQH,

O,N

NO,

4Л9

O

^C8H

8H17'

CBПЗ1

Такие вещества характеризуются достаточно высокой экстинцией в видимом диапазоне света, способностью к эффективной фотогенерации носителей заряда и пластифицирующими свойствами пленок OK для TPC [5]. Cпектры оптической плотности (D) пленок OK без и с CBПЗ1 измеряли с использованием спектрофотометра "Varian Gary 50".

Для записи голограмм ФТП-способом TPC готовили, так же как в [5], в виде тонкой пленки OK, нанесенной на прозрачный электропроводящий подслой SnO2 : In2O3 (ITO) с сопротивлением 20 Oм/квадрат. ^отношение компонент составляло: олигомер — 97 мас. %, CBПЗ1 — 3 мас. %. Толщина пленок OK 1.1—1.2 мкм, которая является оптимальной в TPC для ФТП-способа записи голограмм.

Измерения фототермопластических характеристик OK проводили способом по методике [5] при регистрации голограмм плоского волнового фронта (пространственная частота 500 мм-1, длина волны света использованного полупроводникового лазера 650 нм, соотношение интенсивности света в опорном и объектном лучах 1 : 1). Во время процесса проявления непрерывно измеряли дифракционную эффективность (n) восстановленного изображения голограмм плоского волнового фронта в —1 порядке дифракции с использованием фотоприемника, электрический сигнал от которого подавался на вход запоминающего осциллографа "Tektronix TDS1001B". Процесс проявления голограммы не останавливали при достижении максимального значения n, а продолжали нагрев пленки OK за время длительности t импульса тока проявления в слое ITO до полного стирания голограммы.

В процессе проведения экспериментов обнаружено, что rPC на основе ГKБЭ и BrrK-НГЭ имеют отличия в информационных характеристиках. Поэтому проведены дополнительные исследования фотопроводящих свойств пленок OK. Эти исследования выполнены по следующей ме-

тодике. Вначале свободную поверхность пленки ОК, так же как при записи голограмм, заряжали в коронном разряде положительными ионам до потенциала 120—130 В относительно слоя 1ТО. Для этого использовали специально разработанное устройство [3], в котором коронный разряд образуется благодаря приложению постоянного электрического напряжения ~10 кВ между слоем 1ТО и металлической нитью над поверхностью пленки ОК. В упомянутом устройстве расстояние между свободной поверхностью пленки ОК и металлической нитью 2 см. Далее измеряли величину электрического потенциала (Ур) поверхности пленки ОК и его изменение во время (?1гг) облучения светом со стороны стеклянной подложки со слоем 1ТО и после выключения света. При этом определяли максимально достижимое значение (Уртах) потенциала поверхности пленки ОК. Для измерения Ур и Уртах применяли методику измерения потенциала поверхности с использованием динамического зонда (метод Кельвина) [6]. В качестве датчика зонда использовали Л§-пластину диаметром 4 мм. Частота колебания зонда 80 Гц. Кинетику изменения Ур при облучении пленки ОК светом регистрировали с использованием запоминающего осциллографа. Для облучения образцов использовали светодиод с максимумом интенсивности излучения на длине волны X = 650 нм и силой света 30 кд. Интенсивность света, падающего на образец в области датчика зонда, 40 Вт/м2. Все измерения проведены при комнатной температуре 20°С, при которой происходит формирование скрытого электростатического изображения в ГРС на этапе экспонирования голограмм.

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

В видимой области света пленки ГКБЭ и БгГК-НГЭ не обладают собственным поглощением (рис. 1а). Батохромный сдвиг спектра поглощения БгГК-НГЭ по сравнению с ГКБЭ связан с введением атомов галогена в карбазолиль-ный брагмент. Такой эффект известен [7] и он сопровождается увеличением электронодонор-ности карбазолильного фрагмента. В исследуемом спектральном диапазоне не наблюдается полосы поглощения фрагментов нафтилглицидило-вого эфира, так как она находится при X < 320 нм. На рис. 1б представлены нормированные графики спектров оптической плотности пленок ОК с СВПЗ1. Форма кривой и положение максимумов зависимости Б(к) одинаковы для этих ОК. В [8] установлено, что в пленках ОК с подобными сенсибилизаторами не образуются межмолекулярные комплексы с переносом заряда [9] между кар-базолильными фрагментами и молекулами до-панта, а в большом диапазоне их концентраций

выполняется закон Бугера-Ламберта-Бера и не образуются агрегаты этих молекул из-за длинной гибкой алкильной группы (в нашем случае —

С8Н17).

На рис. 2а представлены графики зависимости П—? после начала проявления скрытого изображения голограммы. На рис. 2б представлены графики зависимости Птах—ЕС! х ¿¡гг), где I — интенсивность света, падающего на ГРС во время экспонирования голограммы. Начало нарастания п и достижение птах происходит при меньших значениях которые пропорциональны температуре пленки ОК, для ГРС с пленками ОК на основе ГКБЭ по сравнению с ГРС на основе БгГК-НГЭ. Последнее означает, что развитие геометрического рельефа поверхности пленки ОК с ГКБЭ в процессе проявления голограммы происходит при меньших температурах по сравнению с БгГК-НГЭ. Однако величина птах больше для ГРС на основе БгГК-НГЭ по сравнению с ГКБЭ (рис. 2а и 2б).

На рис. 3 представлены нормированные графики кинетики спада электрического потенциала поверхности пленок ГКБЭ + 3 мас. % СВПЗ1 (1) и БгГК-НГЭ + 3 мас. % СВПЗ1 (2) после их зарядки в коронном разряде и во время ?1гг облучения светом. Скорость спада потенциала поверхности пленки меньше для образцов с БгГК-НГЭ по сравнению с ГКБЭ. Эту скорость можно оценить по отрезку времени (?0.5), за который величина Кртах уменьшается в 2 раза. Для образцов с пленками ОК на основе ГКБЭ величина 5 составляет 0.22 ± 0.02 с, а на основе БгГК-НГЭ - 0.10 ± 0.01 с. Последнее означает, что в пленках ОК на основе БгГК-НГЭ скорость разрядки поверхности под действием света больше, чем в аналогичных пленках на основе ГКБЭ.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Увеличение времени начала развития геометрического рельефа поверхности пленки ОК, а значит и температуры ее размягчения, при переходе от ГРС с ГКБЭ к БгГК-НГЭ (рис. 2а) связано с более жесткой структурой молекул БгГК-НГЭ по сравнению с ГКБЭ. В исследуемых ОК молекулы СВПЗ1 хотя и улучшают реологические свойства пленок, однако не в такой степени, как ГКБЭ.

Увеличение скорости разрядки поверхности пленки ОК в образцах на основе БгГК-НГЭ по сравнению с ГКБЭ может быть связано с двумя причинами: увеличением концентрации подвижных неравновесных носителей заряда из-за возрастания квантового выхода их фотогенерации; увеличением подвижности неравновесных носителей заряда.

Б

1.0

(а)

300

Б/Бтах 1.0 |г

350 X, нм

400

400

500

600 X, нм

700

800

Рис. 1. (а) Спектр поглощения пленок ГКБЭ (1) и БгГК-НГЭ (2) без сенсибилизатора; (б) нормированный спектр поглощения пленок ГКБЭ и БгГК-НГЭ с 3 мас. % СВПЗ1.

Первая причина может быть связана с увеличением разности энергии верхних заполненных орбиталий (ВЗМО) молекулы СВПЗ1 и донорных фрагментов соолигомера [10], при котором увеличивается энергетический барьер для геминаль-ной рекомбинации дырок. Однако этот энерети-ческий барьер для карбазолильных фраментов и молекул соединений, подобных СВПЗ1, составляет несколько десятых эВ [3]. Введение атомов брома в карбазолильный фрагмент БгГК-НГЭ сопровождается батохромным сдвигом спектра поглощения э

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Химия»