富勒烯-聚甲基丙烯酸甲脂复合膜结构研究.pdfVIP

富勒烯一聚甲基丙烯酸甲脂复合膜的结构研究。 严辉邹云娟宋雪梅张兴旺王波陈光华马国斌+ (北京工业大学应用物理系，北京工业大学新材料研究所，北京，100022) 1■■，』l (+兰州大学物理系，兰州，730000) 摘要在Si(100)的衬底上，制备出C50‘聚甲基丙 烯酸四脂(PMMA)比例不同的复舍膜a通过X射线100和(d)10／100。可以看到，所有比例的样品都存在 衍射谱的测量，结果发现在PMMA中的cm分子趋两个明显的宽衍射峰，对应非晶状态的结构。通过 向于相互聚集并形成非晶或晶化的C60颗粒}随C”舍Gaussian曲线拟台能够确认，左侧的宽峰起源予 量的增加，晶化Ceo颗粒的尺寸增夫。经过高温真空退 火的处理，进一步观察到在高C”舍量的复合膜中多 晶状态的C。。颗粒呈现出(111)方向的排列特征，其 (111)面几乎都平行于Si(100)衬底的表面。 关键词膏勒烯聚甲基丙烯酸甲脂复合膜结构 4 2／ioo)．2．22nm(s／loo)和1．91nm1]o／Ioo)，变化 l引言 的范围内较小。增加Cso的含量，窄的Cso(220)和 最近的研究CI,2]证实，富勒烯掺杂的高分子材料 到最大比例的C旷PMMA复合膜中，同时还伴随出 具有良好的光电导特性。聚甲基丙烯甲脂(PMMA， polymethyl—methacrylate)，V．称有机玻璃，是传统的光 窄的行为表明存在晶化的Ceo颗粒，从窄的C”(220) 学塑料。在PMMA中掺入适量的Cso，可以获得明显 衍射峰，计算得到晶化Ceo颗粒的尺寸在5／100的样 的光极化现象和非线性光学效应，其三阶非线性光学 系数达到10-10esu口“]，比常规的有机染料高出2～3 明增加ceo的含量，晶化的C。o颗粒急剧长大。依据固 个量级。富勒烯一高分子复合材料具有的光学特性及 1的结果，可以肯定两个基本事实：(1)c。0-PMMA复 其优异的机械、化学和热稳定性，使得其合成及其物 合膜中存在非晶状态的C”颗粒，其尺寸与Ceo的含量 性研究成为有发展前途的工作。在本研究中，改变 C60／PMMA复合膜，利用x一射线衍射谱研究了复合 中，同时还形成了晶化的c”颗粒，晶化cm颗粒的尺 膜中Cm颗粒结构与Cm含量的关系。在此基础上，研 寸与Ceo的含量有关，并随之增大而增大。这样一个结 究了高温退火处理对复合膜中C。。颗粒结构的影响。 果表明，原来均匀分布在PMMA中的Ceo分子经过 2实验方法与过程 扩散趋向于形成非晶或晶化的C。。颗粒，随Ceo含量的 实验使用的cm粉其纯度高于99．5％，分别以l／增大，晶化颗粒的尺寸也增大。事实上，人们在与C” 100、2／100、5／100、10／100的比例，将C∞与PMMA 复合的气凝胶与聚乙烯中，也已经观察到类似的现 的混合物均匀搅拌并溶人甲苯得到半稀释的溶液。在 象“脚。非晶及晶化CBo颗粒尺寸与C60／PMMA比例 Si4100)的衬底上再经过甩液一室温下烘干的过的关系，意味着在C旷PMMA复合膜中非晶Ce。颗粒 程，获得平均厚度为o．2mm的复合膜。高温退火在8与晶化C∞颗粒的形成可能是两个相对独立的过程： ×lO_6Torr的真空系统中完成的：退火温度在140～一部分Ceo分子相互混乱她聚合导致了非晶的ce。颗 260℃的范围，退火时间为6h。