室溫下C-,60-混合Langmuir-Blodgett膜的制備及熒光特性研究.pdf

1、自從1985年發(fā)現(xiàn)C<,60>分子以來，C<,60>就以其完美的對(duì)稱結(jié)構(gòu)，獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)及廣闊的應(yīng)用前景而倍受矚目。1990年，Kratschmer和Huffman制備了純度較高的宏觀數(shù)量的C<,60>。從此，人們對(duì)富勒烯的研究進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段，對(duì)以C<,60>為代表的富勒烯的研究在全世界范圍蓬勃展開。 在C<,60>的眾多性質(zhì)中，它的光致發(fā)光特性顯得非常重要。C<,60>的熒光在光、電、材料科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)方面都有潛在的

2、應(yīng)用價(jià)值。因此研究C<,60>的熒光發(fā)光性能有重要意義。尤其是室溫下C<,60>熒光性能及器件的研究更為重要。已有許多研究者研究了C<,60>分子和固體的光學(xué)性質(zhì)。人們已經(jīng)對(duì)C<,60>的稀溶液，膜，晶體粉末和單晶進(jìn)行了熒光測(cè)量。其中，對(duì)C<,60>膜的熒光研究更具現(xiàn)實(shí)意義。人們用各種方法如：粉末升華，外延生長(zhǎng)，滴加等在各種基底上制備C<,60>膜并進(jìn)行熒光測(cè)量[5-10]。很多研究者發(fā)現(xiàn)C<,60>膜的熒光受溫度影響非常大，并且只有在

3、低溫下(≤10 K)才能觀察到豐富的熒光。 Langmuir-Blodgett(LB)技術(shù)是形成分子厚度的有序超薄膜的最有力的工具之一。因此用LB技術(shù)構(gòu)筑C<,60>的空間有序結(jié)構(gòu)并測(cè)量其熒光就很有吸引力。通常，用來制備LB膜的分子應(yīng)該具有兩親性。而C<,60>不是典型的兩親分子，單獨(dú)成膜時(shí)C<,60>分子會(huì)在膜表面發(fā)生聚集，所以制備均一的C<,60> LB膜非常困難。也正是因?yàn)檫@樣，研究C<,60> LB膜的人很少。研究C<,

4、60> LB膜熒光的就更少。 本論文主要研究了沉積在不同基底上的C<,60> LB膜和C<,60>/SA混合LB膜的制備并測(cè)量了它們的熒光光譜。所有實(shí)驗(yàn)都在室溫下完成。 首先，我們制備了質(zhì)量很好的C<,60>LB膜。然后為了制得分散性更好更有序的C<,60> LB膜我們選取了SA和AA兩種長(zhǎng)鏈脂肪酸分子與C<,60>摻雜制備了C<,60> LB混合膜，并對(duì)這兩種摻雜的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較。然后用π-A曲線、AFM的實(shí)驗(yàn)手段對(duì)

5、制成的兩種不同摻雜方式的混合膜的性質(zhì)進(jìn)行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)摻雜SA制備的C<,60> LB混合膜更為均勻、排列更為有序，而摻雜AA制備的C<,60> LB混合膜則較薄。 接著我們對(duì)制得LB膜的表面形貌和激光熒光光譜進(jìn)行了檢測(cè)。激發(fā)波長(zhǎng)為514.5nm。AFM觀察顯示我們制備的LB膜較為均一有序，C<,60>在硅基底上形成了一種鏈狀有序結(jié)構(gòu)。另外我們?cè)谑覝叵碌玫搅薈<,60>較強(qiáng)的兩個(gè)以731nm，806nm為中心的熒光峰(相當(dāng)于其

6、它成膜方式100K下觀察熒光的效果)。我們把熒光的增強(qiáng)歸因于LB膜的鏈狀有序結(jié)構(gòu)。731nln處的熒光峰與C60的聚集狀態(tài)有關(guān)，806nm處的熒光峰是C<,60>的熒光本質(zhì)屬性有關(guān)。我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示結(jié)構(gòu)是除溫度以外對(duì)熒光的影響很強(qiáng)的物理量。 最后我們?cè)趯?duì)C<,60> LB膜成膜過程的眾多變量進(jìn)行研究時(shí)，經(jīng)過很長(zhǎng)時(shí)間發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有趣的現(xiàn)象。即C<,60>分子在三維空間的自組裝。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間超聲，C<,60>形成了橫截面為正十邊形的棱