Галогениды серебра как основа материалов для фотохимической регистрации информации

М. А. ГОРЯЕВ

Российский государственный педагогический университет им. , Санкт-Петербург

ГАЛОГЕНИДЫ СЕРЕБРА КАК ОСНОВА МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ФОТОХИМИЧЕСКОЙ РЕГИСТРАЦИИ ИНФОРМАЦИИ

Рассмотрены особенности взаимодействия света с галогенидами серебра. Показано: зонная структура полупроводника, широкие возможности легирования, относительно высокая концентрация межузельных ионов серебра, эффективное образование собственных дефектов при электронном фотовозбуждении создают сочетание свойств галогенидов серебра, которое обеспечивает уникальную фотохимическую чувствительность материалов на их основе.

Галогениды серебра широко используются в качестве светочувствительной компоненты классических фотоматериалов, материалов для голографии, материалов с термическим проявлением и люминесцентным считыванием и других регистрирующих сред [1, 2, 3]. Одной из причин рекордных параметров, прежде всего, чувствительности галоидосеребряных материалов в фотохимических процессах регистрации изображений, является тот факт, что они обладают колоссальным коэффициентом усиления изображения (до 1010) при обработке [4]. Однако, проявление происходит на относительно стабильных центрах скрытого изображения, формирующихся в результате взаимодействия квантов света с твердым телом, и в настоящей работе рассматриваются особенности процессов фотолиза и свойства галогенидов серебра, обеспечивающие высокую эффективность собственно фотохимических процессов в таких материалах. Фотохимическая чувствительность галогенидов серебра во многом обусловлена зонной структурой этих соединений [5, 6]. Оптическое поглощение бромида и хлорида серебра определяется непрямыми переходами [1, 6], что объясняет малую величину константы прямой рекомбинации свободных электронов и дырок при оптическом возбуждении полупроводников: 1,5·10-11 см3 с-1 для AgBr и 2·10-12 см3 с-1 для AgCl [7]. Это существенно снижает роль рекомбинационных потерь в фотохимических процессах и способствует достижению величины квантового выхода фотолиза галогенидов серебра значений, близких к единице. Поведение носителей определяют не только состояния в зоне проводимости и валентной зоне, но и локализованные состояния в запрещенной зоне полупроводника, и для фотохимического процесса важную роль играют все локальные состояния, начиная практически с самого дна зоны проводимости [5]. При химической сенсибилизации создаются локальные электронные центры, выполняющие разные функции в электронно-дырочных процессах для различных типов сенсибилизации и составов галогенидов серебра [1, 5]. Несложность и разнообразие способов химической сенсибилизации галоидосеребряных материалов позволяют эффективно регулировать фотохимические процессы в галогенидах серебра.

Не менее важна роль и ионной составляющей электрон-ионной реакции фотолиза галогенидов серебра. Концентрации дефектов Френкеля составляют при комнатной температуре величины порядка 1014 см-3 для AgBr и 1012 см-3 для AgCl [6], и такие концентрации ионов Agi+ являются оптимальными для развития фотохимического процесса. В суперионных солях серебра, которые в большинстве своем светочувствительны и где концентрации ионов гораздо выше, не происходит образования стабильных продуктов фотолиза из-за высокой скорости термического распада атомов [8]. Применение термодинамической модели дефектообразования при распаде электронных фотовозбуждений в широкощелевых твердых телах позволило предложить новый механизм фотолиза галогенидов серебра [9]. Концентрация дополнительных собственных дефектов зависит от интенсивности света, в связи с чем статистическое дефектообразование следует принимать во внимание при создании современных фотоматериалов для регистрации быстропротекающих процессов, где используются высокоинтенсивные источники света при малых временах экспонирования. Совокупность рассмотренных свойств, а также возможность управления спектром фотохимической чувствительности с помощью спектральной сенсибилизации красителями [1, 10], обеспечивают галоидосеребряным фотоматериалам непревзойденные фотографические характеристики.

Список литературы

1. Джеймс  фотографического процесса. Л.: Химия. 1980.

2. Горяев . научн. и прикл. фотогр. и кинематогр. 1991. Т.36. №5. С.421.

3. Шапиро  высоких энергий. 2007. Т.41. №1. С.47.

4. Шеберстов В. И. и др. Успехи научной фотографии. 1982. Т.21. С.10.

5. Горяев  научной фотографии. 1986. Т.24. С.109.

6. Hamilton J. F. Advances in Physics. 1988. V.37. №4. Р.359.

7. Новиков Г. Ф., Рабенок Е. В., Алфимов . выс. энерг. 2005. Т.39. №3. С.204.

8. Картужанский . научн. и прикл. фотогр. и кинематогр. 1989. Т.34. №1. С.70.

9. Горяев М. А., Герасимов . физ. хим. 2004. Т.78. №10. С.1890.

10. Акимов И. А., Горяев . физ. хим. 1984. Т.58. №5. С.1104.