аспирант химических наук;
graduate student of chemical sciences;
кандидат химических наук;
candidate of chemical sciences;
кандидат физико-математических наук;
candidate of physical and mathematical sciences;
кандидат физико-математических наук;
candidate of physical and mathematical sciences;
В данной статье рассмотрены электронные спектры поглощения нанесенных на сапфировые подложки пленок поли-(карбазолил-9)метилтиирана и его мономера - (карбазолил-9)метилтиирана. Для растворов карбазола, калий-карбазола, (карбазолил-9)метилоксирана, (карбазолил-9)метилтиирана и поли-(карбазолил-9)метилтиирана получены электронные спектры поглощения, которые подтверждают, что присоединение к молекуле карбазола по атому азота аллильного, оксиранового и тиирановго радикала последовательно смещает максимумы поглощения в длинноволновую область. Сравнение соответствующих спектров поглощения растворов и пленок (карбазолил-9)метилтиирана и поли-(карбазолил-9)метилтиирана демонстрирует сходство спектров полимера по сравнению со спектрами мономера, что может указывать на аморфный характер пленки полимера. На основании данных спектров поглощения рассчитанная по правилу Таука ширина запрещенной зоны пленок мономера и полимера составляет 3.44 и 3.51 эВ, соответственно, что позволяет отнести их к полупроводникам, наравне с GaN, SiC 4H, ZnS. Построена логарифмическая зависимость коэффициента поглощения от энергии излучения и найден тангенс угла наклона линейного участка на диаграммах мономера и полимера. Обратная вычисленному тангенсу угла наклона величина представляет собой значение энергии Урбаха мономера и полимера, которая равна 0.87 и 0.38 эВ, соответственно. При помощи квантово-механических расчётов методом DFT были определены уровни энергии HOMO/LUMO (карбазолил-9)метилтиирана, его структурного аналога (карбазолил-9)метилоксирана, их молекул с раскрытыми тиирановым и оксирановым циклом, а также их димеров. Рассчитанная теоретически ширина запрещенной зоны для серосодержащей молекулы находится в интервале 3.10-.3.72 эВ, для кислородсодержащего структурного аналога в диапазоне 4.41-4.67 эВ. Полученные методом DFT результаты соответствуют экспериментальным данным.
This article discusses the electronic absorption spectra of poly(carbazolyl-9)methylthiirane) and its monomer, (carbazolyl-9)methylthiirane, deposited on sapphire substrates. Electronic absorption spectra were obtained for solutions of carbazole, potassium carbazole, (carbazolyl-9)methyloxirane, (carbazolyl-9)methylthiirane, and poly(carbazolyl-9)methylthiirane. These spectra confirm that the addition of an allyl, oxirane, and thiirane radical to the nitrogen atom of the carbazole molecule sequentially shifts the absorption maxima to longer wavelengths. A comparison of the corresponding absorption spectra of (carbazolyl-9)methylthiirane) and poly(carbazolyl-9)methylthiirane solutions and films demonstrates the similarity of the polymer spectra compared to the monomer spectra, which may indicate the amorphous nature of the polymer film. Based on the absorption spectra, the band gap of the monomer and polymer films calculated using the Tauc rule is 3.44 and 3.51 eV, respectively, which allows them to be classified as semiconductors, on a par with GaN, SiC 4H, ZnS. A logarithmic dependence of the absorption coefficient on the radiation energy was constructed, and the slope of the linear section in the diagrams of the monomer and polymer was found. The reciprocal of the calculated slope is the Urbach energy of the monomer and polymer, which is equal to 0.87 and 0.38 eV, respectively. Using quantum mechanical calculations using the DFT method, the HOMO/LUMO energy levels of (carbazolyl-9)methylthiirane, its structural analog (carbazolyl-9)methyloxirane, their molecules with opened thiirane and oxirane rings, as well as their dimers were determined. The theoretically calculated band gap for the sulfur-containing molecule is in the range of 3.10-3.72 eV, while for the oxygen-containing structural analogue it is in the range of 4.41-4.67 eV. The results obtained using the DFT method are consistent with experimental data.