Электроосаждение фоточувствительных слоев на основе проводящих полимеров и фталоцианината цинка, их структура и фотоэлектрические свойства
- Авторы: Грибкова О.Л.1, Кабанова В.А.1, Кормщиков И.Д.2, Тамеев А.Р.1, Некрасов А.А.1
-
Учреждения:
- Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН
- Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
- Выпуск: Том 60, № 6 (2024)
- Страницы: 430-441
- Раздел: Статьи
- URL: https://medjrf.com/0424-8570/article/view/671329
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0424857024060053
- EDN: https://elibrary.ru/PUULBI
- ID: 671329
Цитировать
Аннотация
Фоточувствительные гибридные слои были получены методом электрохимической полимеризации пиррола и 3,4-этилендиокситиофена (EDOT) в присутствии водорастворимой натриевой соли окта(3ʹ,5ʹ-дикарбоксифенокси)фталоцианината цинка (ZnPc), содержащей 16 ионогенных карбоксилатных групп. Установлено, что процесс электроосаждения гибридных слоев наиболее эффективно идет в гальваностатическом и потенциостатическом режимах на подслое комплекса PEDOT-поликислота. Изучены электронная и химическая структура, морфология гибридных слоев полипиррола (PPy), полученных в присутствии ZnPc. Рассмотрены возможные причины того, что измеренные значения фоточувствительности и внешнего квантового выхода генерации носителей заряда в PPy-ZnPc выше в несколько раз, чем в PEDOT-ZnPc.
Полный текст

Об авторах
О. Л. Грибкова
Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: oxgribkova@gmail.com
Россия, Москва
В. А. Кабанова
Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН
Email: oxgribkova@gmail.com
Россия, Москва
И. Д. Кормщиков
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Email: oxgribkova@gmail.com
Россия, Москва
А. Р. Тамеев
Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН
Email: oxgribkova@gmail.com
Россия, Москва
А. А. Некрасов
Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН
Email: secp@elchem.ac.ru
Россия, Москва
Список литературы
- Симон, Ж., Андре, Ж.-Ж. Молекулярные полупроводники. Фотоэлектрические свойства и солнечные элементы. М.: Мир, 1988. p. 344.
- Gsänger, M., Bialas, D., Huang, L., Stolte, M., and Würthner, F., Organic Semiconductors based on Dyes and Color Pigments, Advanced Mater., 2016, vol. 28, no. 19, p. 3615. https://doi.org/10.1002/adma.201505440
- Ray, A.K., Mukherjee, D., and Sarkar, S., Phthalocyanines: A Class of Organic Photoconductive Materials, Photoconductivity and Photoconductive Mater.: Fundamentals, Techniques and Applications: Vol. 1 and 2, 2022, p. 831. https://doi.org/10.1002/9781119579182.ch21
- Bao, Z., Lovinger, A.J., and Dodabalapur, A., Highly ordered vacuum-deposited thin films of metallophthalocyanines and their applications in field-effect transistors, Advanced Mater., 1997, vol. 9, no. 1, p. 42. https://doi.org/10.1002/adma.19970090108
- Odintsova, E.G., Petrenko, V.E., Kolker, A.M., and Borovkov, N.Y., Molecular origin of structural defects in the zinc phthalocyanine film, Phys. Chem. Chem. Phys., 2022, vol. 24, no. 33, p. 19956. https://doi.org/10.1039/D2CP01221A
- Kabanova, V.A., Gribkova, O.L., Tameev, A.R., and Nekrasov, A.A., Hole transporting electrodeposited PEDOT-polyelectrolyte layers for perovskite solar cells, Mendeleev Commun., 2021, vol. 31, no. 4, p. 454. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2021.07.005
- Истакова, О.И., Конев, Д.В., Медведева, Т.О., Золотухина, Е.В., Воротынцев, М.А. Эффективность процесса электрополимеризации пиррола в различных условиях. Электрохимия. 2019. Т. 55. С. 85. https://doi.org/10.1134/S0424857018130248
- Qiu, Y.-J. and Reynolds, J. R., Electrochemically initiated chain polymerization of pyrrole in aqueous media, J. Polymer Sci. Part A: Polymer Chem., 1992, vol. 30, no. 7, p. 1315. https://doi.org/10.1002/pola.1992.080300709
- Muthuraman, G., Shim, Y.-B., Yoon, J.-H., and Won, M.-S., Simultaneous immobilization of cobalt tetrasulfonated phthalocyanine during electropolymerization of pyrrole in presence of surfactants: a study of film morphology and its conductivity, Synthetic Metals, 2005, vol. 150, no. 2, p. 165. https://doi.org/10.1016/j.synthmet.2005.02.002
- Singh, V.V., Gupta, G., Sharma, R., Boopathi, M., Pandey, P., Ganesan, K., Singh, B., Tiwari, D. C., Jain, R., and Vijayaraghavan, R., Detection of chemical warfare agent Nitrogen Mustard–1 based on conducting polymer phthalocyanine nanorod modified electrode, Synthetic Metals, 2009, vol. 159, no. 19, p. 1960. https://doi.org/10.1016/j.synthmet.2009.07.001
- Patois, T., Sanchez, J.B., Berger, F., Fievet, P., Segut, O., Moutarlier, V., Bouvet, M., and Lakard, B., Elaboration of ammonia gas sensors based on electrodeposited polypyrrole – Cobalt phthalocyanine hybrid films, Talanta, 2013, vol. 117, p. 45. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2013.08.047
- Sizun, T., Patois, T., Bouvet, M., and Lakard, B., Microstructured electrodeposited polypyrrole-phthalocyanine hybrid material, from morphology to ammonia sensing, J. Mater. Chem., 2012, vol. 22, no. 48, p. 25246. https://doi.org/10.1039/c2jm35356c
- Nguyen, V.C. and Potje-Kamloth, K., Electrical and chemical sensing properties of doped polypyrrole/gold Schottky barrier diodes, Thin Solid Films, 1999, vol. 338, no. 1–2, p. 142. https://doi.org/10.1016/S0040-6090(98)01060-8
- Nguyen, Van C. and Potje-Kamloth, K., Electrical and NOx gas sensing properties of metallophthalocyanine-doped polypyrrole/silicon heterojunctions, Thin Solid Films, 2001, vol. 392, no. 1, p. 113. https://doi.org/10.1016/S0040-6090(01)00837-9
- Petrov, A.A., Lukyanov, D.A., Kopytko, O.A., Novoselova, J.V., Alekseeva, E. V., and Levin, O. V., Inversion of the Photogalvanic Effect of Conductive Polymers by Porphyrin Dopants, Catalysts, 2021, vol. 11, no. 6, p. 729. https://doi.org/10.3390/catal11060729
- Грибкова, О.Л., Кабанова, В.А., Ягодин, А.В., Аверин, А.А., Некрасов, А.А. Водорастворимый фталоцианин с ионогенными группами как молекулярная матрица для электрополимеризации 3,4-этилендиокситиофена. Электрохимия. 2022. Т. 58. С. 711. [Gribkova, O.L., Kabanova, V.A., Yagodin, A.V., et al., Water-Soluble Phthalocyanine with Ionogenic Groups as a Molecular Template for Electropolymerization of 3,4-Ethylenedioxythiophene, Russ. J. Electrochem., 2022, vol. 58, p. 957.] https://doi.org/10.1134/S1023193522110076
- Liu, W., Jensen, T.J., Fronczek, F.R., Hammer, R.P., Smith, K.M., and Vicente, M.G.H., Synthesis and Cellular Studies of Nonaggregated Water-Soluble Phthalocyanines, J. Medic. Chem., 2005, vol. 48, no. 4, p. 1033. https://doi.org/10.1021/jm049375b
- Gribkova, O.L., Kabanova, V. A., and Nekrasov, A.A., Electrodeposition of thin films of polypyrrole-polyelectrolyte complexes and their ammonia-sensing properties, J. Solid State Electrochem., 2020, vol. 24, no. 11, p. 3091. https://doi.org/10.1007/s10008-020-04766-0
- Kabanova, V., Gribkova, O., and Nekrasov, A., Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Electrosynthesis in the Presence of Mixtures of Flexible-Chain and Rigid-Chain Polyelectrolytes, Polymers, 2021, vol. 13, no. 22, p. 3866. https://doi.org/10.3390/polym13223866
- Lokesh, K.S. and Adriaens, A., Electropolymerization of palladium tetraaminephthalocyanine: Characterization and supercapacitance behavior, Dyes and Pigments, 2015, vol. 112, p. 192. https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2014.06.034
- Aroca, R., Dilella, D.P., and Loutfy, R.O., Raman spectra of solid films-I. Metal-free phthalocyanine, J. Phys. and Chem. Solids, 1982, vol. 43, no. 8, p. 707. https://doi.org/10.1016/0022-3697(82)90235-9
- Gribkova, O.L., Kabanova, V.A., Iakobson, O.D., and Nekrasov, A.A., Spectroelectrochemical investigation of electrodeposited polypyrrole complexes with sulfonated polyelectrolytes, Electrochim. Acta, 2021, vol. 382, p. 138307. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2021.138307
- Gribkova, O.L., Iakobson, O.D., Nekrasov, A.A., Cabanova, V.A., Tverskoy, V.A., Tameev, A.R., and Vannikov, A.V., Ultraviolet-Visible-Near Infrared and Raman spectroelectrochemistry of poly(3,4-ethylenedioxythiophene) complexes with sulfonated polyelectrolytes. The role of inter- and intra-molecular interactions in polyelectrolyte, Electrochim. Acta, 2016, vol. 222, p. 409. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2016.10.193
- Potje-Kamloth, K., Chemical Gas Sensors Based on Organic Semiconductor Polypyrrole, Critical Rev. in Analytical Chem., 2002, vol. 32, no. 2, p. 121. https://doi.org/10.1080/10408340290765489
- Zafar, Q., Fatima, N., Karimov, K.S., Ahmed, M.M., and Sulaiman, K., Realizing broad-bandwidth visible wavelength photodiode based on solution-processed ZnPc/PC71BM dyad, Optical Mater., 2017, vol. 64, p. 131. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2016.12.001
- Nath, D., Dey, P., Joseph, A.M., Rakshit, J.K., and Roy, J.N., CuPc/C60 heterojunction for high responsivity zero bias organic red-light photodetector, Appl. Phys. A: Mater. Sci. and Processing, 2020, vol. 126, no. 8, p. 627. https://doi.org/10.1007/s00339-020-03806-w
Дополнительные файлы
