Elektronické vlastnosti tenkých polymerních vrstev: Studie struktury mezi nano-a mikroškálou

Abstract

Hlavními body výzkumu prezentovaného v této disertační práci je příprava tenkých polymerních filmů a studium jejich optoelektrických vlastností, přičemž je brán do úvahy vývoj strukturního uspořádání polymerních řetězců v tenkých filmech závisející na jejich tloušťce. To má v konečném důsledku zásadní vliv na jakékoliv zamýšlené aplikace. Jako referenční materiály byly použity Sigma- a Pí-konjugované polymery, konkrétně polysilany a derivát polyphenylenvinylenu - MEH-PPV. Krátký teoretický úvod o konjugovaných polymerech představuje Kapitola 1. Možnosti, jak zlepšovat jejich vlastnosti pomocí přípravy kompozitního materiálu, kde jako plnivo jsou použity funkcionalizované nanočástice, jsou diskutovány v Sekci 1.2. Hlavní techniky přípravy a depozice tenkých vrstev jsou rozebrány a popsány v Kapitole 2. V Kapitole 3 jsou zmíněny a popsány techniky, které byly použity pro charakterizaci připravených tenkých filmů. Kapitola 4 sumarizuje hlavní cíle této disertační práce. V Kapitole 5 jsou zmíněny metody a podmínky během přípravy tenkých vrstev z čistého MEH-PPV, polysilanů a kompozitního materiálu. Jsou zde uvedeny a diskutovány zkušenosti a výsledky získané během depozice tenkých vrstev. V Kapitole 6, Sekci 6.1, je uvedena fotoluminiscenční studie tenkých filmů připravených z čistého polymeru MEH-PPV. V Sekci 6.2 je představena studie závislosti difúzní délky excitonu v tenkých vrstvách na jejich tloušťce. Materiálové vlastnosti jsou studovány a interpretovány z mikrofyzikálního hlediska, v závislosti na tloušťkách filmů dochází ke změnám PL, molekulových a mezimolekulových rekombinací excitonů, jakož i ke změně difúzní délky excitonu. Navíc tyto fyzikální vlastnosti jsou velmi důležité z hlediska praktického použití a jsou silně závislé na strukturním uspořádání v tenkých filmech. V Kapitole 7, Sekci 7.1, je uvedena souhrnná PL studie o polysilanech, přičemž jsou diskutovány spektrální změny závisející na tloušťce vrstvy. V Sekci 7.2 je prezentována UV-degradační studie polysilanů. Zde je nutno podotknout, že v materiálu neprobíhá jenom degradace, ale také se objevuje fenomén "samo-opravy" materiálu v průběhu i po expozici UV zářením. Získané výsledky společně s dřívějšími pracemi podporují teorii různě uspořádaných polymerních řetězců ve vrstvě závisejících hlavně na jejich tloušťce, obdobně jako v případě Pí-konjugovaného polymeru. Část práce prezentovaná v Kapitole 8 pojednává o přípravě a vlastnostech kompozitního materiálu z polymeru MEH-PPV a nanočástic ZnO a CdS. Takto připravený kompozit byl použit pro zhotovení vzorku aplikace, tj. polymerní OLED diody a hybridní struktury pro fotovoltaiku. Kapitola 9 je shrnutí závěrů vyplývajících z výsledků prezentovaných v této disertační práci. Kapitola 10 přináší několik autorových návrhů pro budoucí a následný výzkum v oblasti polo- a vodivých polymerů, tzn. Sigma- a Pí-konjugovaných materiálů, s ohledem na specifické podmínky a metody dostupné na Centru polymerních systémů na Univerzitě Tomáše Bati ve Zlíně.