Транспортные свойства пленок несопряженных полимеров в структурах Металл-Полимер-Металл

• Автор: Николаева, Марианна Николаевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 157 с. : ил.

Список ОБОЗНАЧЕНИЙ

ГЛАВА 1. ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА МАКРОМОЛЕКУЛ И ЕЕ СВЯЗЬ С ПРОВОДИМОСТЬЮ ПОЛИМЕРНЫХ ПЛЕНОК (обзор)

1.1. Полимеры с сопряженными связями

1.2. Зонная модель проводимости в тонких пленках

1.3. Области применения проводящих полимеров

ГЛАВА 2. ЭФФЕКТ ПРОВОДИМОСТИ В ТОНКИХ ПЛЕНКАХ НЕСОПРЯЖЕННЫХ ПОЛИМЕРОВ (обзор)

2.1. Экспериментальное наблюдение высокой проводимости в

тонких полимерных пленках

2.2. Теоретические модели, которые были предложены ранее для объяснения эффекта высокой проводимости

в тонких полимерных пленках 3

2.3. Взаимодействие органических молекул с металлическими электродами

2.4. Влияние гибкости полимерных цепей на проводимость тонких полимерных пленок
2.5. Эксперменты по электризации полимерных диэлектриков
Выводы и постановка задачи
ГЛАВА 3. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И
МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ
3.1. Исследование проводимости полимерных пленок в сэндвич-структурах при постоянном токе в широком температурном диапазоне (430 -1.8 К)
3.2. Изучение топографии поверхности пленок методом АТОМНО-СИЛОВОЙ МИКРОСКОПИИ
3.3. Влияние агрегатного состояния электродов на проводимость
ПОЛИМЕРНЫХ ПЛЕНОК •

3.4. Исследование проводимости полимерных пленок импульсным МЕТОДОМ
3.5. Измерения ориентационного порядка макромолекул | методом двойного лучепреломления
3.6. Измерения падения поверхностного потенциала полимерных пленок компенсационным методом в разомкнутой цепи
3.7. Дцерная магнитная релаксация - метод исследования молекулярной подвижности
3.8. Определение микротвердости полимеров
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ТОНКИХ ПОЛИМЕРНЫХ ПЛЕНОК В СТРУКТУРАХ МЕТАЛЛ-ПОЛИМЕР-МЕТАЛЛ
4.1. Проводимость тонких полимерных пленок различного химического строения
4.2. Исследование проводимости тонких пленок
ПОЛИАМИДИНА МЕТОДОМ АТОМНО-СИЛОВОЙ МИКРОСКОПИИ
4.2.1. Исследование топографии и токового распределения пленок полиамидина
4.2.2. Исследование зависимости проводимости пленок полиамидина от работы выхода электрона из контактирующего с полиамидином металла
4.3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЯВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЗАЦИИ ПОЛИМЕРНЫХ ПЛЕНОК
4.3.1. Исследование проводимости структур Металл-Полимер-Металл в низкочастотном переменном и импульсном электрических полях
4.3.2. Влияние дефектов в полимерных пленках на проводимость структур Металл-Полимер-Металл
4.3.3. Исследование способа контактирования между электродом и полимером (прижимной, скользящий)
на эффект возникновения проводящего состояния в полимере
4.4. Эффекты высокой проводимости в тонких пленках полиамидина ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
4.5. Исследование низкотемпературной зависимости

ПРОВОДИМОСТИ ПЛЕНОК ПОЛИАМИДИНА С РАЗЛИЧНОЙ
ПЛОЩАДЬЮ КОНТАКТА МЕЖДУ ЭЛЕКТРОДОМ И ПОЛИМЕРОМ
4.6. Влияние изменения агрегатного состояния электродов на эффект проводимости полисилоксанимидной пленки в сэндвич-структуре Металл-Полимер-Металл
Выводы по главе 4
ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ ПОДВИЖНОСТИ МАКРОМОЛЕКУЛ НА ПРОЦЕССЫ НАКОПЛЕНИЯ И РЕЛАКСАЦИИ ЗАРЯДА
5.1. Различия в скорости ЯМР релаксации для полимеров
с различной молекулярной подвижностью
5.2. Различия в скорости релаксации заряда для полимерных пленок, макромолекулы которых обладают различной гибкостью
5.3. Влияние термического воздействия на сопротивление
тонких полимерных пленок
5.4. Влияние гибкости макромолекул на микротвердость полимерных пленок
5.5. Исследования взаимной ориентации макромолекул полимеров
и их ориентации относительно подложки 12
5.6. Оценка применимости различных моделей проводимости
к исследованным полимерным пленкам
Выводы по Главе 5
ГЛАВА 6. АВТОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ ИЗ ТОНКИХ ПОЛИМЕРНЫХ ПЛЕНОК
Основные результаты работы
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

3.2. Изучение топографии поверхности пленок методом атомно-силовой микроскопии
При изучении органических молекулярных покрытий широко применяются методы для контроля структуры поверхности. Сюда относится метод атомно-силовой микроскопии (ACM). Кроме контроля топографии поверхности атомно-силовой микроскоп позволяет измерять ВАХ в отдельных точках поверхности с разрешением до 10 нанометров и обнаруживать участки кристаллитов на поверхности частично кристаллических полимеров [89].
Исследования поверхностной топографии полимерной пленки и распределение проводящих участков в нашем случае проводились атомным силовым микроскопом (Solver Р47, NTMDT) (рис. 3.7) методом сопротивления растекания при комнатной температуре. Радиус кривизны зондов из Р(иАи на кончиках был приблизительно 30 нм, на допированных азотом алмазных зондах - около 50 нм, на непроводящих кремниевых (для исследования топографии пленок) - около 15 нм. В основе работы атомно-силового микроскопа лежит силовое взаимодействие между зондом и поверхностью, для регистрации которого используется специальные зондовые датчики, представляющие собой упругую консоль с острым зондом на конце. Сила, действующая на зонд со стороны поверхности, приводит к изгибу консоли. Регистрируя величину изгиба можно контролировать силу взаимодействия зонда с поверхностью [90,91].
Получение ACM изображений рельефа поверхности связано с регистрацией малых изгибов упругой консоли зондового датчика. В атомно-силовой микроскопии для этой цели широко используются оптические методы [91].
3.3. Влияние агрегатного состояния электродов на проводимость полимерных пленок
Образцы для исследований готовились следующим образом. Вначале на полированную поверхность подложки из ниобия напылялся слой из легкоплавкого металла (In, Sn) в вакууме КГ5 - КГ6 торр, толщиной не более одного микрона. После этого на напыленный слой наносился полисилоксанимид ПСИ-20 из 5 %-го раствора в N-метилпирролидоне при комнатной температуре и при атмосферном давлении. После сушки при 100°С в течение 2 часов получались полимерные пленки толщиной немного больше одного микрона (~1.0 - 1.9 микрона). Толщины напыленного металлического слоя и полимерных пленок определялись с помощью интерференционного микроскопа МИИ-9. Контакт с верхней поверхностью полимера осуществлялся через золотую фольгу (рис. 3.8). Нагреватель располагался под ниобиевой подложкой. Температура измерялась с помощью термопары. Скорость нагрева была 5 градусов в минуту, а нагрев