Влияние химической структуры полиариленфталидов на транспорт носителей заряда

• Автор: Юсупов, Азат Равилевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 137 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Общие сведения об электропроводящих полимерах.

1.2. Основные механизмы транспорта носителей заряда в полимерных материалах

1.2.1. Прыжковая проводимость.

1.2.2. Прыжки на ближайшие центры.

1.2.3. Прыжки с переменной длиной прыжка

1.2.4. Прыжковый транспорт по центрам с гауссовым распределением энергетических уровней

1.2.5. Эффект ПулаФренкеля.

1.2.6. Модель дипольныхловушек
1.3. Транспорт носителей заряда в несопряженных системах.
1.4. Транспорт носителей в трехэлектродных вертикальных структурах.
1.4.1. Теоретическая модель полимерного сеточного триода РОТ
1.5. Управление транспортом носителей заряда в многослойных гетероструктурах
1.5.1. Органический транзистор с металлической базой
1.5.2. Вертикальный органический полевой транзистор.
1.5.3. Полимерный сеточный триод
1.5.4. Органический вертикальный транзистор.
ГЛАВА II. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 ПОЛИАРИЛЕНФТАЛИДЫ И ИХ СВОЙСТВА
2.2. Изготовление пленочных образцов
2.3. Методика измерения вольтамперных характеристик структур металлполимерметалл.
2.4. Методика измерения подвижности носителей заряда методом СЕ1Л V
2.5. Методика измерения подвижности носителей заряда
ВРЕМЯ 1РОЛЕТНЫМ МЕТОДОМ
2.6. Методика измерения вольтамперных характеристик в вертикальной
ТРЕХЭЛЕКТРОДНОЙ СТРУКТУРЕ.
2.7. Методика измерения проводимости четырехзондовым методом для образца произвольной формы
2.8. Анализ ошибок измерений
2.8.1. Прямые измерения.
2.8.2. Косвенные измерения
ГЛАВА III. ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНСПОРТА ЗАРЯДОВ ВДОЛЬ ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА ДВУХ ОРГАНИЧЕСКИХ ДИЭЛЕКТРИКОВ
3.1 Кинетические свойства однослойных пленок
ПОЛИДИФЕНИЛ ЕНФТАЛ ИДА
3.2. Электрофизические свойства границы раздела.
3.3. Исследование дрейфовой юдвижности носителей заряда в многослойной пленочной структуре
3.4. Исследование транспорта носителей заряда в полимерной пленке методом СЕЫУ
3.5. О МЕХАНИЗМЕ ПРОВОДИМОСТИ ВДОЛЬ ГРАНИЦЫ ДВУХ ОРГАНИЧЕСКИХ
диэлектриков
Выводы к третьей главе.
ГЛАВА IV. ОСОБЕННОСТИ ТРАНСПОРТА НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В ТРЕХЭЛЕКТРОДНОЙ ВЕРТИКАЛЬНОЙ СТРУКТУРЕ.
4.1. Исследование транспорта носителей в структуре вертикального транзистора
4.2. Исследование влияния структуры среднего электрода на транспорт
НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА. 1
4.3. Нарушение аддитивности сопротивлений структуры металлполимерметаллполимерметалл.
4.4. Влияние потенциальных барьеров на транспорт носителей заряда .
4.4.1 Потенциальный барьер на границе металлполимер
4.4.2 Влияние химической структуры полимера на величину потенциального барьера на границе металлполиариленфталид.
4.4.3 Роль потенциальных барьеров в структуре из двух слоев полимера.
Выводы к четвертой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ. ЛИТЕРАТУРА.
Список сокращений
ПА Полиацетилен
ППи ГОЛ и пиррол
ПДФ Полидифениленфталид
РЗНТ ПолиЗгексилтиофен
Тетратиафульвален
Тетрацианох инод и метан
Наивысшая заполненная молекулярная орбиталь.
Низшая незаполненная молекулярная орбиталь.
Поимерный сеточный триод
МВОТ Органический транзистор с металлической базой
V Вертикальный органический нолевой транзистор
Транзистор с проницаемой базой
ТМО Оксид переходного металла
ТОПЗ Ток ограниченный пространственным зарядом
ВПС Высокопроводящее состояние
эдп Электрондырочная пара
дс Дефектный слой
Органический светоизлучающий диод
Атомносиловая микроскопия
ГС Генерационный слой
ГП Геминальная пара.
ВАХ Вольтамперная характеристика
ВП Времяпролетный метод
IV Вытягивание носителей заряда линейно увеличивающимся напряжением xi i i ii v
Введение
Актуальность


Установлен нетривиальный вклад химической структуры, формирующейся вдоль интерфейса полимерполимер, на перенос пакета носителей заряда во времяпролетном эксперименте. Установлена возможность улучшения кинетических характеристик носителей заряда в многослойных металл полимерных структурах путем создания двумерной области вдоль границы раздела двух полимерных материалов. Показана возможность управления проводимостью в широких пределах в многобарьерной структуре на основе широкозонного полимера. Исследованные структуры могут быть использованы для создания электронных устройств, таких как органические транзисторы, сенсоры, электронные ключи, элементы памяти. Установлена возможность прогнозирования электрофизических свойств барьерных металлполимерных структур путем выбора подходящих химических структур полимеров. Глава I. Общим для электрических свойств полимеров как предмета исследования является их зависимость от воздействия электрического поля. В то же время эта зависимость может быть обусловлена различными молекулярными механизмами 1. Так, под действием внешнего электрического поля возникает поляризация, обусловленная ориентацией и изменением формы молекул. В проводящих полимерах наличие носителей заряда вызывает значительные локальные деформации молекулярной структуры, которые существенно больше, чем в неорганических полупроводниках. Экранирование кулоновского взаимодействия зарядов в проводящих полимерах выражено в меньшей степени. По этой причине в проводящих полимерах большую роль играют электронфононные и межэлектронные взаимодействия. Следует заметить, что сложная морфология частично кристаллических полимеров влияет на их электрические свойства. Поэтому исследование электрических свойств является важным для понимания повеления полимеров на молекулярном уровне. В полимерах с насыщенными химическими связями, т. Соответственно, требуемый уровень проводимости может быть достигнут при использовании композиционного материала, получаемого введением электропроводящего порошка в полимерный изолятор. Для этих целей часто используют порошки металлов и технический углерод. Компонент с высокой электропроводностью определяет процесс проводимости, а полимер ограничивает ее величину, образуя барьеры между частицами. Поиск и последующее открытие органических структур, в которых возможна электронная проводимость, во многом стимулирована идеями биолога СентДьордьи 2, обсуждавшего роль проводящих структур в живых системах. Интересно, что с помощью таких структур не удалось объяснить сложный механизм переноса электронов в живых клетках. Тем не менее, эта работа натолкнула химиков на мысль, что некоторые органические соединения, для которых была доказана делокализация электронов в химических реакциях, могут обладать повышенной электропроводностью, и в г. Сообщение о достижении металлического уровня проводимости при допировании пленок полиацетилена ПА, опубликованное в работе 3, вызвало огромный интерес к исследованию электропроводящих полимеров, продолжающийся и по сей день. Хотя это был не первый пример электропроводящего полимера, увеличение электропроводности более чем в раз при допировании трансПА пентафторидом мышьяка или йода оказалось резким и значительным. Решающий шаг был сделан Ширакавой, который получил тонкие пленки ПА на поверхности высококонцентрированного раствора катализатора. В х гг. Йозефович с сотрудниками исследовали полианилин ПАни и установили общепризнанную структуру его эмеральдиновой формы, изображенной на рис. Сообщалось, что электропроводность полученного соединения составляет 0 Омм 4. В г. СН2СН
к Л л
Н3СХН2С
Рисунок 1. Идеализированная структура основной цепи хорошо изученных сопряженных полимеров. СН связи на схемах не показаны. Этот процесс привлек внимание исследователей в х гг. Полученные полимеры остаются уникальным примером твердофазной полимеризации, в результате которой образуются макроскопические полимерные монокристаллы с идеапьно ориентированными вытянутыми цепями. Несмотря на все усилия, электропроводность их невелика, но они привлекают внимание исследователей благодаря своей кристалличности. Полипиррол ППи рис.