Разработка полимерных нанокомпозитов, содержащих полупроводниковые квантовые точки

Одним из актуальных направлений в электронике является создание лазеров с перестраиваемой частотой излучения, имеющих широкое применение для решения научных и прикладных задач. Наиболее доступными источниками перестраиваемого по частоте света являются лазеры на красителях. В лазерах на красителях можно осуществлять плавную перестройку длины волны генерируемого излучения в пределах диапазона, определяемого шириной линии флуоресценции. Однако данный тип лазеров имеет ряд недостатков, таких как наличие термооптических искажений, низкая фотохимическая устойчивость, препятствующая их длительному использованию в составе полимерных активных сред. Кроме того, существуют сложности работы с жидкими активными средами, содержащими растворители (метанол, этанол, толуол, бензол, ацетон и др.), в силу их токсичности и огнеопасности. В качестве альтернативы лазерным активным средам на основе красителей могут выступать твердотельные полимерные среды, активированные квантовыми точками. Квантовые точки (КТ) – это уникальные наноструктуры, которые обладают высокой фотостабильностью, что может решить проблему деградации краси-теля и увеличить время эксплуатации лазерно-активной среды. Полимеры, используемые для создания активных сред, должны иметь комплекс свойств: высокую прозрачность как в области возбуждения квантовых точек, так и генерации, достаточно высокую лучевую прочность, хорошо подвергаться механической обработке, обеспечивать стабильность параметров излучения генерации и т.д. В качестве лазерно-активных сред предпочтение отдается оптически прозрачным полимерам с аморфной структурой, обладающих большой твёрдостью, теплостойкостью, высоким модулем упругости, а также однородностью, под которой понимается постоянство показателя преломления в объеме материала. В качестве матрицы может быть использован полиметилметакрилат (ПММА), который обладает оптической прозрачностью в широком диапазоне длин волн (90 – 98 %), демонстрирует высокую оптическую стойкость при облучении. В качестве наполнителей для создания лазерных активных сред будут использоваться полупроводниковые КТ, полученные жидкофазными методами. Квантовым точкам, полученным жидкофазными методами, свойственны высокая степень монодисперсности, спектральная чистота, а также возможность прямого введения их в матрицу для создания лазерных активных сред. Таким образом, получение полимерных нанокомпозитов на основе ПММА, содержащих квантовые точки, является актуальной задачей, так как открывает новые возможности для создания лазерно-активных сред. Цель и основные задачи исследования Разработка полимерных нанокомпозитов, содержащих полупроводниковые квантовые точки состава CdSe, CdSe/CdS, CdSe/ZnS, CdSe/CdS/ZnS. Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи: 1. Разработать методики получения КТ со структурой ядро/оболочка CdSe/CdS, CdSe/ZnS и ядро/оболочка/оболочка CdSe/CdS/ZnS одностадийным методом. 2. Исследовать структурные и оптические характеристики полученных КТ. 3. Разработать полимерные нанокомпозиты на основе ПММА, содержащие КТ CdSe, CdSe/CdS, CdSe/ZnS, CdSe/CdS/ZnS. 4. Исследовать оптические и генерационные свойства полученных наноком-позитов. Научная новизна 1. Предложен одностадийный метод получения КТ в глицерине со структурой ядро/оболочка/оболочка. Структуры состава CdSe/CdS/ZnS отличались улучшенными фотолюминесцентными свойствами по сравнению с КТ CdSe. Использование глицерина в качестве реакционной среды позволило минимизировать поверхностные дефекты. 2. Разработана технология получения тонкопленочных нанокомпозитов на основе ПММА, содержащих КТ CdSe, CdSe/CdS, CdSe/ZnS, CdSe/CdS/ZnS. Иссле-довано влияние концентрации вводимых КТ на фотолюминесцентные свойства тонкопленочных нанокомпозитов. Подобраны оптимальные концентрации для каждого типа структур, позволяющие добиться максимальной интенсивности фотолюминес-ценции без ее тушения.