Эффекты биполярности электронного транспорта и геминальности в радиационной электропроводности полимеров

• Автор: Ихсанов, Ренат Шамильевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 195 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Анализ литературных данных по радиационной электропроводности полимеров

1.1. Модель Роуза-Фаулера-Вайсберга

1.1.1. Физические основы

1.1.2. Физический смысл параметров модели РФВ

1.1.3. Экспериментальное определение параметров модели РФВ

1.1.4. Дозовые эффекты в рамках модели РФВ

1.1.5. Времяпролетные эффекты в рамках модели РФВ

1.1.6. Модель РФВ как модель прогнозирования РЭ полуэмпири-ческого уровня

1.2. Геминальный механизм радиационной электропроводности

1.3. Электронный транспорт в полимерах
1.4. Экспериментальные методы исследования радиационной электропроводности полимеров
1.5. Анализ литературного обзора и постановка задачи
Глава 2. Эффекты биполярности электронного транспорта в радиационной электропроводности полимеров
2.1. Физическая постановка задачи
2.2. Результаты расчетно-экспериментальных исследований
2.2.1. Общие вопросы биполярного транспорта
2.2.2. Отжиговые эффекты в радиационной электропроводности полимеров
Глава 3. Эффекты геминальности в радиационной электропроводности полимеров
3.1. Физическая постановка задачи
3.2. Результаты расчетно-экспериментальных исследований
3.2.1. Общие вопросы геминальности

3.2.2. Теоретический анализ свойств мгновенной составляющей

3.2.3. Влияние дрейфового смещения термализующихся электронов на кинетические характеристики геминальной рекомбинации
и электропроводности
3.2.4. Полуэмпирическая модель радиационной электропроводности
Глава 4. Времяпролетные эффекты
4.1. Физическая постановка задачи
4.2. Результаты расчетно-экспериментальных исследований
4.2.1. Основные результаты
4.2.2. Оценка влияния процесса бимолекулярной рекомбинации на кривую переходного тока
4.2.3. Проверка адекватности методики определения параметров модели РФВ по формулам для времени пролета
Общие выводы
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы.
В настоящее время для описания и прогнозирования кинетики радиационной электропроводности полимеров используется квазизонная модель Роуза-Фаулера-Вайсберга (РФВ). Модель использует приближение монополярной проводимости, при котором подвижными считаются только носители заряда одного знака. Однако за последнее время экспериментально установлено, что во многих технически важных полимерах реализуется биполярный характер транспорта с близкими значениями подвижности электронов и дырок. Кроме того, модель РФВ основана на классических закономерностях гомогенной кинетики свободных электронов и дырок, образовавшихся при разделении изолированных ионных пар, и полностью игнорирует геминальный механизм проводимости, определяющий радиационную электропроводность на ее ранней стадии. Таким образом, возникла настоятельная необходимость модификации модели Роуза-Фаулера-Вайсберга с целью учета как биполярности электронного транспорта, так и геминальности процесса радиационной электропроводности на более ранних его стадиях.
При модификации модели необходимо было учесть возможность анализа дозовых и отжиговых эффектов при произвольном изменении во времени мощности дозы и температуры, что особенно важно при оценке электризации внешних полимерных покрытий космических аппаратов в условиях открытого космического пространства.
Для ряда приложений большое значение приобретают эффекты выноса носителей заряда на электроды (времяпролетные эффекты), которые могут существенно изменить кинетику переходного тока. Как известно, метод времени пролета имеет и самостоятельное научное значение, выступая вместе с методом нестационарной радиационной электропроводности основным инструментом для определения параметров модели Роуза-Фаулера-Вайсберга. Проведение анализа радиационной электропроводности технических полимеров на верхней границе их допустимого температурного диапазона или молекулярно допиро-
М{Е), М'(Е) - энергетические функции распределения концентрации

энергетических ловушек, м"3эВ'’. Интегралы М0 = |М(£) ЕЕ и

М'0 = |М'(£) (ЕЕ дают полные концентрации ловушек, о
Мцг), N(г) — концентрации радиационных ловушек, м'3.
£0 — интенсивность генерации электронов, м‘3с’ Из условия электронейтральности образца g0 = g0, и обозначение не используется.
Л, Я' - отношение интенсивностей генерации носителей и соответствующих им радиационных ловушек.
Состояние системы и его изменение во времени полностью характеризуется набором функций
1/(0,(2.1) а удельная (радиационная) проводимость рассчитывается как
Гг (0 = е[“(Л/ (О + ДД} (0] ([ Уг ]=0м' Д'1), где е - элементарный электрический заряд, //0 И /0 - подвижности свободных носителей обоих типов.
Переменные из набора (2.1) связаны несколькими уравнениями. Во-первых, концентрации носителей в различных фракциях связаны уравнениями материального баланса, которые легко составить по схеме на рис. 2.1 (где показан случай электронов):

Ну + рЕЕ + АД), (2.2)

где |р(Е) ЕЕ = АД). Аналогично составляется схема и записывается уравне-

ние для дырок: