Отправить статью по E-mail 
Кристаллы линейных аценов: особенности парофазного роста и некоторые свойства
- Авторы: Кулишов А.А.1, Юрасик Г.А.1, Лясникова М.С.1, Лесников А.С.1, Постников В.А.1
-
Учреждения:
- Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”
- Выпуск: Том 69, № 2 (2024)
- Страницы: 330-344
- Раздел: РОСТ КРИСТАЛЛОВ
- URL: https://bakhtiniada.ru/0023-4761/article/view/259744
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0023476124020171
- EDN: https://elibrary.ru/YSDOQY
- ID: 259744
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Аннотация
Представлены результаты исследований кристаллизации антрацена, тетрацена и пентацена в условиях парового физического транспорта в ростовых системах с одно- и двузонным тепловыми полями. Методами дифференциально-сканирующей калориметрии и термогравиметрического анализа исследованы особенности фазового поведения и термостабильность соединений с целью установления тепловых режимов возгонки веществ, обеспечивающих рост кристаллов без ущерба от химической деградации. Для ростовых систем с одно- и двузонным тепловыми полями определены условия для выращивания кристаллов сантиметрового масштаба (0.2–2 см). На основе выращенных кристаллов пентацена изготовлена серия полевых транзисторов в геометрии с верхними электродами стока/истока и верхним затвором и исследованы их электрические характеристики.
Полный текст
Об авторах
А. А. Кулишов
Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”
Автор, ответственный за переписку.
Email: adakyla1255@gmail.com
Россия, Москва
Г. А. Юрасик
Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”
Email: adakyla1255@gmail.com
Россия, Москва
М. С. Лясникова
Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”
Email: adakyla1255@gmail.com
Россия, Москва
А. С. Лесников
Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”
Email: adakyla1255@gmail.com
Россия, Москва
В. А. Постников
Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”
Email: postva@yandex.ru
Россия, Москва
Список литературы
- Birks J.B. The Theory and Practice of Scintillation Counting. Pergamon Press Ltd, 1967. 662 с.
- Красовицкий Б.М., Болотин Б.М. Органические люминофоры. М.: Химия, 1984. 336 с.
- Butko V.Y., Chi X., Ramirez A.P. // Solid State Commun. 2003. V. 128. P. 431. https://doi.org/10.1016/j.ssc.2003.08.041
- Takahashi T., Takenobu T., Takeya J., Iwasa Y. // Adv. Funct. Mater. 2007. V. 17. P. 1623. https://doi.org/10.1002/adfm.200700046
- Yu X., Kalihari V., Frisbie C.D. et al. // Appl. Phys. Lett. 2007. V. 90. P. 2005. https://doi.org/10.1063/1.2724895
- Bittle E.G., Biacchi A.J., Fredin L.A. et al. // Commun. Phys. 2019. V. 2. P. 29.
- https://doi.org/10.1038/s42005-019-0129-5
- Dong J., Yu P., Arabi S.A. et al. // Nanotechnology. 2016. V. 27. P. 1. https://doi.org/10.1088/0957-4484/27/27/275202
- Kim H.S., Kim S., Koo J.Y., Choi H.C. // J. Mater. Chem. C. 2021. V. 9. P. 1911. https://doi.org/10.1039/d0tc04698a
- Давыдов А.С. Теория поглощения света в молекулярных кристаллах. Киев: Издательство Академии наук УССР, 1951. 176 с.
- Ambrosio F., Wiktor J., Landi A., Peluso A. // J. Phys. Chem. Lett. 2023. V. 14. P. 3343. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.3c00191
- Кулишов А.А. Особенности роста кристаллов линейных сопряженных молекул из гомологических семейств аценов и олигофениленов. Дис. … канд. физ.-мат. наук. М.: ФНИЦ “Кристаллография и фотоника” РАН, 2022.
- Kulishov A.A., Yurasik G.A., Grebenev V.V., Postnikov V.A. // Crystallography Reports. 2022. V. 67. P. 1001. https://doi.org/10.1134/S1063774522060153
- Постников В.А., Кулишов А.А., Юрасик Г.А., Лебедев-Степанов П.В. // Кристаллография. 2022. Т. 67. С. 652. https://doi.org/10.31857/S0023476122040130
- Laudise R., Kloc C., Simpkins P.G., Siegrist T. // J. Cryst. Growth. 1998. V. 187. P. 449. https://doi.org/10.1016/S0022-0248(98)00034-7
- Postnikov V.A., Sorokina N.I., Lyasnikova M.S. et al. // Crystals. 2020. V. 10. P. 363. https://doi.org/10.3390/cryst10050363
- Lidberg R.L. “Time-of-Flight Investigation of Charge Carrier Mobilities in Oligoacene Single Crystals” PhD Thesis. University of Minnesota, 2017.
- Roberson L.B., Kowalik J., Tolbert L.M. et al. // J. Am. Chem. Soc. 2005. V. 127. P. 3069. https://doi.org/10.1021/ja044586r
- Jo S., Takenaga M. // Jpn. J. Appl. Phys. 2010. V. 49. P. 078002. https://doi.org/10.1143/JJAP.49.078002
- Jo S., Kajiwara K., Takenaga M. // Jpn. J. Appl. Phys. 2014. V. 53. P. 115506. https://doi.org/10.7567/JJAP.53.115506
- Postnikov V.A., Kulishov A.A., Yurasik G.A. et al. // Crystals. 2023. V. 13. P. 999. https://doi.org/10.3390/cryst13070999
- Park C., Park J.E., Choi H.C. // Acc. Chem. Res. 2014. V. 47. P. 2353. https://doi.org/10.1021/ar5000874
- Courté M., Ye J., Jiang H. et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2020. V. 22. P. 19855. https://doi.org/10.1039/d0cp03109g
- Постников В.А., Сорокина Н.И., Кулишов А.А. и др. // Кристаллография. 2023. Т. 68. С. 120. https://doi.org/10.31857/S0023476123010228
- Nečas D., Klapetek P. Gwiddion: 2.59.
- De Boer R.W.I., Gershenson M.E., Morpurgo A.F., Podzorov V. // Phys. Status Solidi Appl. Res. 2004. V. 201. P. 1302. https://doi.org/10.1002/pssa.200404336
- Kahouli A. // J. Appl. Phys. 2012. V. 112. P. 064103. https://doi.org/10.1063/1.4752022
- Tsumura A., Koezuka H., Ando T. // Appl. Phys. Lett. 1986. V. 49. P. 1210. https://doi.org/10.1063/1.97417
- Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. Л.: Химия, 1978. 392 с.
- Fulem M., Laštovka V., Straka M. et al. // J. Chem. Eng. Data. 2008. V. 53. P. 2175. https://doi.org/10.1021/je800382b.
- Чернов А.А., Гиваргизов Е.И., Багдасаров Х.С. и др. Современная кристаллография. Т. 3. Образование кристаллов. М.: Наука, 1980.
- Постников В.А., Кулишов А.А., Лясникова М.С. и др. // Кристаллография. 2021. Т. 66. С. 494. https://doi.org/10.31857/s0023476121030206
Дополнительные файлы
Доп. файлы
Действие
1.
JATS XML
2.
Рис. 1. Профили температурного поля внутри ростовой печи с одной (а) и двумя (б) тепловыми зонами
Скачать (226KB)
3.
Рис. 2. Схема устройства ОПТ (а), оптическое изображение ОПТ на основе монокристалла пентацена перед нанесением электрода затвора (б)
Скачать (221KB)
4.
Рис. 3. Кривые ТГА (сплошные) и ДСК (пунктир) антрацена (1), тетрацена (2) и пентацена (3)
Скачать (111KB)
5.
Рис. 4. Кристаллы антрацена, осажденные при разных температурах источника (съемка при УФ-освещении) на Al-фольге при TS = 403K (а) и TS = 443 K (б); распределение осажденных кристаллов антрацена на поверхности кварцевой трубки после ростового цикла при TS = 433 К (выделенная пунктиром область справа – увеличенное изображение зоны осаждения кристаллов вблизи источника) (в)
Скачать (303KB)
6.
Рис. 5. Топографические АСМ-изображения поверхности развитой грани кристаллов антрацена: а – участок поверхности со ступенями роста высотой 6–8 нм; б – участок поверхности с элементарной ступенью роста высотой ~1 нм. На изображениях показаны профили ступеней роста высотой ~3 (а) и ~1 нм (б)
Скачать (268KB)
7.
Рис. 6. Изображения кристаллов тетрацена, выращенных при разных температурах источника TS: 513 (а), 533 (б) и 553K (в)
Скачать (478KB)
8.
Рис. 7. Конфокальное (а) и топографическое АСМ-изображение (б) участков поверхности кристалла тетрацена, выращенного при TS = 488 К. На АСМ-изображении показан профиль поверхности с отмеченной ступенью высотой ~18 нм
Скачать (191KB)
9.
Рис. 8. Кристаллы пентацена, осажденные на фольгу (TS = 563 K). Вверху указаны расстояния от центра источника с веществом
Скачать (640KB)
10.
Рис. 9. Распределение средней плотности кристаллов антрацена (а) и тетрацена (б) в градиентном тепловом поле при разных температурах источника. Максимумы 1 и 2 характеризуют области осаждения наиболее крупных и мелких кристаллов соответственно
Скачать (287KB)
11.
Рис. 10. Зависимость от температуры источника усредненных значений длины и скорости роста кристаллов антрацена (а) и тетрацена (б) в однозонном тепловом поле
Скачать (119KB)
12.
Рис. 11. Схематическая фазовая диаграмма для объяснения особенностей кристаллизации кристаллов из пара в градиентном поле температуры; сплошная кривая – линия фазового равновесия кристалл–пар, пунктирная – граница области метастабильности пересыщенного пара, черные стрелки указывают путь кристаллизации
Скачать (107KB)
13.
Рис. 12. Переохлаждение пара (ΔT1 = TS – Tm1) над скоплением крупных кристаллов антрацена (а) и тетрацена (б) как функция температуры источника
Скачать (91KB)
14.
Рис. 13. Распределение кристаллов антрацена в ростовой кварцевой трубе после экспериментального цикла в двузонном тепловом поле (T1 = 433, T2 = 373 K) (а); наиболее крупные кристаллы антрацена, выращенные при T2 = 373 (б), T2 = 383 (в) и T2 = 393 K (г); изображение области осаждения наиболее крупных кристаллов между двумя зонами при 403 K (д). Фотографии сделаны при УФ-освещении
Скачать (293KB)
15.
Рис. 14. Зависимость усредненных значений толщины (1) и длины (2) кристаллов антрацена от перепада температур ΔT1,2 между зонами (T1 = 433 К)
Скачать (87KB)
16.
Рис. 15. Распределение кристаллов тетрацена в ростовой трубе после экспериментального цикла в двузонном тепловом поле (T1 = 533, T2 = 463 К) (а); б, в – увеличенные изображения участков ростовой трубы в окрестностях, отмеченных стрелками I и II соответственно на верхней фотографии; г – самый крупный из полученных кристаллов тетрацена; д – увеличенное изображение участка края кристалла, представленного на рис. (г)
Скачать (347KB)
17.
Рис. 16. Кристаллы пентацена, выращенные в двузонном тепловом поле при Т1 = 553 К: фрагменты кристалла, выращенного при Т2 = 493 К в течение 72 ч (а) и увеличенное изображение его края (б); кристаллы, выращенные при Т2 = 513 К в течение 120 ч (в) и увеличенное изображения краевого участка одного из кристаллов (г)
Скачать (671KB)
18.
Рис. 17. Топографическое АСМ-изображение участка поверхности кристалла пентацена, выращенного при T2 = 493 К. На вставке вверху – увеличенное изображение выделенной внизу белым пунктиром области с островком высотой ~2.5 нм
Скачать (231KB)
19.
Рис. 18. Передаточные (а) и выходные (б) вольт-амперные характеристики ОПТ на основе монокристалла пентацена
Скачать (175KB)
