Влияние граничных условий на зарядовую неустойчивость в полимерных пленках

• Автор: Загуренко, Тимофей Геннадьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 152 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава I. Обзор
§ 1.1. Эффект переключения и перенос заряда в полимерных
пленках
§ 1.2. Исследование электрофизических свойств тонких
пленок полиариленфталидов
§ 1.3. Обсуждение существующих моделей
Глава II. Объекты и методы исследования
§ 11.1. Поли(3,3’-фталидилиден-4,4’-бифенилилен)
§ 11.2. Методика приготовления полимерных пленок
§ 11.3. Оценка толщины полимерной пленки
§ 11.4. Методика подготовки металлических электродов
§ 11.5. Методика подготовки наноструктурных электродов. 51 § 11.6. Описание экспериментальной установки для
проведения температурных измерений
§ 11.7. Описание экспериментальной установки для измерения
ВАХ методом комбинированного воздействия
§ 11.8. Анализ ошибок измерений
Глава III. Электронное переключение в МП-Мг системе при
плавлении одного из электродов
§ 111.1. Исследование влияния диффузии материала
электродов в объем полимера
§ 111.2. Влияние разности потенциалов на переход в ВПС
§ 111.3. Исследование влияния на эффект переключения внешних параметров
Глава IV. Анализ применимости инжекционной модели
§ IV.1. Оценка концентрации неравновесного заряда
§ /У.2. Динамика ВАХ в области перехода образца в ВПС

Глава V. Эффект переключения при эволюции микроструктуры в наноструктурном металле
§ V.1. Температурные зависимости тока, протекающего через систему металл - полимер - наноструктурный
металл
§ V.2. Влияние низкотемпературного отжига на эффект
переключения
§ V.3. Влияние внешних параметров
§ V.4. Обсуждение результатов
Заключение и основные выводы
Список литературы

Введение.
Явление электронного переключения в полупроводниках и диэлектриках широко изучается с 60-х годов 20-го века. Однако в первых же работах было обнаружено, что в полимерных диэлектриках это явление имеет свои особенности. Активные исследования последнего десятилетия показали, что в полимерах переключение может быть инициировано не только электрическим полем, как в полупроводниках и окисных пленках, но и такими физическими воздействиями, как малое одноосное давление, термоионизация объемных ловушек, облучение электронами и другими. Наиболее интересный результат, с точки зрения настоящей работы, представляет собой нетривиальный способ возбуждения эффекта электронного переключения по методу вариации граничных условий. С экспериментальной позиции этот метод лишен недостатков, присущих другим методам, позволяет избежать многих вопросов, связанных с наличием различных артефактов. В то же время, изучение закономерностей эффекта электронного переключения в данном виде может дать существенный вклад для построения физической модели электронного переключения в полимерах, отсутствующей до настоящего времени.
Поэтому исследование механизмов переноса заряда в полимерных системах представляет огромный интерес и с точки зрения фундаментальной науки, и с практической стороны.
Цель настоящей диссертационной работы - исследование особенностей переноса заряда в пленках поли(3,3"-фталидилиден-4,4"-бифенилен)а (ПФБ) в системе металл - ПФБ - металл (МГП-М2) при изменении граничных условий на поверхности раздела полимер - металл в результате структурных превращений, происходящих в одном из электродов (метод вариации граничных условий).
Для осуществления указанной цели ставились следующие задачи:

ключении. Выключение происходило с временной задержкой th равной нескольким секундам. Уменьшение проводимости составляло 3-4 порядка и сохранялось во время действия пучка. При отключении пучка происходило восстановление ВПС с временем задержки t2, так же равной нескольким секундам. Воспроизводимость явления на одном образце составляло ~103. Методами измерения затухания тока после отключения электронного пучка было установлено, что при облучении полимера возникают ловушечные состояния с временами жизни 2.9 с, 3.4 с и 6.2 с. Эти времена хорошо коррели-ровались с временами t и t2 задержек.
Авторы предполагают, что в результате облучения в запрещенной зоне формируется очень узкая (для обеспечения эффективного взаимодействия) поляронная подзона. Кроме того, запрещенная зона содержит ловушечные состояния, термолизация которых дает свой вклад в проводимость. Эти особенности создают предпосылки для увеличения концентрации свободных носителей в подзоне и для изменения квазиуровня Ферми. Смещением последнего к краю подзоны можно объяснить наблюдаемое насыщение тока. Заполнение подзоны приводит к срыву проводимости. Это квазиравновесное состояние поддерживается за счет термолизации ловушек, непрерывно заполняемых носителями заряда из электронного пучка. Время задержки выключения ВПС соответствует времени жизни одной из групп ловушек. Включение ВПС происходит с задержкой, равной времени жизни ловушек после захвата ими носителей из подзоны. Возможны и другие объяснения, например формирование запирающего слоя типа р - n-перехода. Однако попытка обнаружить влияние полярности приложенного к образцу напряжения показала несущественное его влияние на этот эффект.
1.2.2. Результаты исследования электронной структуры полиарилен-фталидов.
В работах [84, 85] с помощью полуэмпирического метода Austin Model I (AM 1) и метода псевдопотенциала эффективного валентного гамильтониа-