Введение к работе
Актуальность работы МблакзЬі&рщге! регистрирующие среды представляют интерес для создания элементной базы для нового поколения систем обработки оптических изображений , в частности, успешно применяются фототермопластические (ФТП) регистрирующие среды тіша ґетероструктур "фотогенерационный слой-транспортный слой". Такие гетероструктуры позволяют сочетать высокую светочувствительность фотогенерационного слоя, являющегося инжекционным сенсибилизатором, с необходимыми термомеханическими свойствами транспортного слоя.
Важнейшим фактором, определяющим светочувствительность этих сред на стадии формирования скрытого изображения, является эффективность фотоинжекции 71 заряда из фотогенерационного в транспортный слой. К момейт^ постановки данной работы эффективная фотоинжекция была получена при сенсибилизации по-лившшлкарбазола (ПВК) халькогенидными стеклообразными полупроводниками (ХСП) на основе аморфного селена. По существующтл представлениям высокая эффективность фотоинжекции в этом случае обусловлена снижением во внешнем поле величины барьера на контакте гетероструктуры. Однако при таком подходе не ставится вопрос о механизме межмолекулярного взаимодействия на этом контакте, который позволил бы связать эффективность фотоинжекции с физико-химическими параметрами контактирующих слоев, единственная высказанная гипотеза [I] о том, что "... высокая эффективность инжекционной сенсибилизации халькогенидами полициклических ароматических соединений мажет обуславливаться возникновением на контактемевду ними сопрягающей переходной области комплекса с переносом заряда, выравнивающей до одного уровня края валентных зон халькогенидов и ароматических соединений..." к началу работы не имела никакого экспериментального подтверждения.
Отсутствие представлений о специфике межмолекулярного взаимодействия на границе и механизма фотоинжекции существенно ограничивало возможности целенаправленного подбора компонент гетероструктуры с физико-химическими параметрами, обеспечивающими эффективную фотоинжекциго.
Целью данной работы является экспериментальное исследование механизма фотоинжекции и выработка на его основе рекомендаций по созданию высокочувствительных молекулярных регист-
рирукщих сред.
Для достижения указанной цели необходимо было решить следующие задачи:
-
Разработать методику, позволяющую выявить влияние физико-химических параметров контактирующих слоев на эффективность фотоинжекции TJ .
-
Разработать методику измерения Л
-
Исследовать закономерности фотоинжШции.
-
Предложить механизм фотоинжекции и проверить его экспериментально.
-
Определить условия достижения предельной эффективности фотоинжекции.
Новизна работы состоит в следующем:
-
Предложен новый подход к изучению фотоинжекции носителей заряда из слоя сенсибилизатора в транспортный слой, основанный на выборе компонент гетероструктуры с закономерно изменякщимисяфизико-химическими параметрами и методе "транспортного клина", позволяющем исключить влияние процессов фотогенерации, переноса, рекомбинации и выделить непосредственно стадию фотоинжекции.
-
Впервые установлено, что фотоинкекция в гетерострук-туре "халькогенидный стеклообразный инжекционный сенсибилизатор - органический транспортный слой" происходит при возникновении на ее границе донорно-акцепторного взаимодействия неподеленной пары электронов атома азота донорных молекул транспортного слоя с поверхностью инкекционного сенсибилизатора.
-
Установлена связь ^шк с физико-химическими параметрами компонент гетероструктуры - потенциалом ионизации молекул транспортного слоя 2~д, и сродством к электрону ^ ин-жекционного сенсибилизатора.
-
Для гетероструктуры "ХСП-органический транспортный слой предложен новый, донорно-акцепторный механизм фотоинжекции, осуществляющийся при наличии на границе гетероструктуры донорно-акцепторного взаимодействия.
-
Впервые обнаружено явление фотостимулированной фотоинжекции, заключающееся в увеличении 7^ инж до максимального значения при освещении границы гетероструктуры.
-
На основании предложенного донорно-акцепторного механизма фотоинжекции определены принципы подбора физико-химических параметров компонент гетероструктуры и условий экспонирования, обеспечивающих наибольшую светочувствительность регистрирующей среды.
-
С учетом сформулированных требований определены светочувствительности электрофтографичэского и фототермопластического вариантов молекулярных регистрирующих сред с донор-но-акцепторной инжекционной сенсибилизацией.
Практическая ценность работы заключается в том, что для молекулярных ргистриругащих сред с фотоинжекционной сенсибилизацией исследоваїш процессы, происходящие на границе ге тероструктуры, определяющие светочувствительность 5 среды по скрытому изображению, и указаны способы ее повышения:
-
Установленные требования к физико-химическим параметрам компонент, а также к условиям экспонирования регистрирующих материалов с фотоинжещионной сенсибилизацией позволяют разрабатывать регистрирующие среда как с электрофотографическим, так и с термопластическим способами визуализации с повышенной интегральной светочувствительностью.
-
Развитые представления о механизме фотоинжекции дают возможность вести дальнейший целенаправленный научно обоснованный поиск новых компонент молекулярных регистрирующих гетероструктур и создавать на их основе новые высокочувствительные молекулярные регистрирующие среды.
Апробация результатов работы. Результаты доложены и обсуждены на ІУ и У Всесоюзных конференциях "Бессеребряные и необычные фотографические процессы " (г.Суздаль,1984,1988гг), I и II Всесоюзных конференциях молодых ученых и специалистов "Теоретическая и прикладная оптика" (г.Ленинград,1984,1986г), I Всесоюзной конференции "Стеклообразные полупроводники" (г. Ленинград,1985г.), II Всесоюзной конференции по обработке оптического изображения "Формирование оптического изображения и методы его обработки" (г.Кишинев,1985г.), У Всесоюзной школе-семинаре по органическим полупроводникам С г.Черновцы,1988г.), УШ Всесоюзной конференции по физике вакуумного ультрафиолета "Физика вакуумного ультрафиолета и его взаимодействие с веществом" (г.Иркутск,1989г.), П Всесоюзной кон-
ференции "Оптическое изображение и регистрирующие среда" С г. Ленинград,1990г.).
Публикации Результаты работы изложены в 8 статьях, 8 опубликованных тезисах докладов, получено I авторское свидетельство. Список трудов приведен в конце автореферата.
Положения, выносимые на защиту;
-
Эффективная фотоинжекция в гетероструктуре "халькоге нидный стеклообразный инжекционный сенсибилизатор- органический транспортный слой" обусловлена донорно-акцепторным вза-имодоиствием неподеленнои пары электронов атома азота молекул транспортного слоя с поверхностью инжекционного сенсибилизатора и увеличивается при увеличении сродства к электрону инжекционного сенсибилизатора и уменьшения потенциала ионизации органических молекул, входящих в состав транспортного слоя.
-
Установлен механизм фотоинжекции носителей (дырок) из ХСП в органический транспортный слой. Фотоинжекция происходит путем термополевой диссоциации донорно-акцепторных комплексов, образующихся на границе ХСП-органический транспортный слой.
-
Предложенный механизм фотоинжекции позволяет достигнуть ^^ до 100$ использованием инжекционного сенсибилизатора с электронным сродством поверхности лд з-З,6 зВ, азотсодержащих органических молекул, входящих в состав транспортного слоя, с-Гд, =6-7,8 эВ и подсветкой границы гетероструктуры в процессе экспонирования.
-
На основании предложенного механизма фотоинжекции может быть построена регистрирующая среда с инжекционной сенсибилизацией органического транспортного слоя халькогенидным стеклообразным полупроводником состава светочувствительностью ^о,3 ~4 лк с .
Структура и объем диссертации. Работа изложена на НО страницах машинописного текста, иллюстрируется ЛО рисунками и б таблицами и состоит извзедения, четырех глав, заключения, списка литературы из S/ наименований и приложения.