Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Система металл - диэлектрик в перколяционной области Хорошилов Александр Алексеевич

Система металл - диэлектрик в перколяционной области
<
Система металл - диэлектрик в перколяционной области Система металл - диэлектрик в перколяционной области Система металл - диэлектрик в перколяционной области Система металл - диэлектрик в перколяционной области Система металл - диэлектрик в перколяционной области Система металл - диэлектрик в перколяционной области Система металл - диэлектрик в перколяционной области
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Хорошилов Александр Алексеевич. Система металл - диэлектрик в перколяционной области : ил РГБ ОД 61:85-2/184

Содержание к диссертации

Введение

Глава I. Литературный обзор 7

1.1. Методы получения композиционных систем металл-диэлектрик 7

1.2. Свойства компонентов, их влияние на свойства формируемого композита 8

1.3. Влияние размера и формы частиц на электропроводность полимерных композитов 13

1.4. Модельные представления об электропроводности композиционных систем 22

1.5. Механизм переноса заряда 28

1.6. Электрофизические свойства 37

1.7. Композиционные системы с оксидньши наполнителями 43

Глава 2. Экспериментальная часть 47

2.1. Исходные вещества 47

2.2. Модифицирующие и вспомогательные вещества 50

2.3. Физико-химические методы исследования объектов . 51

2.4. Получение образцов композиционных систем 54

2.5. Измерение электрофизических характеристик образцов композитов 56

Глава 3. Физико-химические и электрические свойства ком позитов 59

3.1. Характеристики исходных веществ 59

3.2. Основные параметры образцов композиционных систем 72

3.3. Влияние полимерной матрицы на свойства композитов в перколяционной области 74

3.4. Структура композитов с различной полимерной матрицей в перколяционной области 78

3.5. Электрофизические свойства композитов 81

3.6. Влияние поверхностных оксидов Мо на свойства композитов 86

3.7. Исследование влияния тионов на электропроводность композитов Мо /САМ-Э 89

3.8. Влияние дисперсности на свойства композитов Мо/САМ-Э 93

3.9. Композиционные сверхпроводники на основе дисперсного НЬ 98

3.10. Композиции на основе дисперсного W и его не стехиометрических оксидов 103

Глава 4. Обсуждение результатов 107

4.1. Влияние физико-химических свойств полимера и металла на природу их взаимодействия 107

4.2. Физико-химические факторы, проявляющиеся в перколяционной области 111

Основные результаты 116

Литература 119

Введение к работе

Системы металл-полимер различных видов широко используются в современной технике, особенно в таких быстро развивающихся областях, как электроника и вычислительная техника. Такие системы принадлежат к более широкому классу материалов, так называемых композиционных или просто, композитов. Они обычно состоят из двух: фаз, имеющих четкую фазовую границу.

Система металл-полимер ведет себя как проводник или как диэлектрик в зависимости от доли Ф ( 04Ф4-І ) проводника и (І-Ф) полимера в системе. Существует критическое значение Фк ( порог перколяции), окрестность которого называется областью перколяпии или протекания, иногда критической областью.

Диссертация посвящена экспериментальному исследованию влияния различных факторов на электрофизические свойства композиционных систем типа металл-полимер в области перколяции на положение и концентрационные границы самой области перколяпии.

Одной из центральных задач, которые стоят в настоящее время перед физикой и химией твердого тела, является проблема создания материалов с заранее заданными своистваїли. Композиционные материалы на основе полимеров, содержащих различные проводящие наполнители, превратились сегодня в новый класс инженерных материалов и широко пріменяются в быстро развивающихся отраслях прошшленности.

Использование композиционных систем эффективно не только там, где необходимо успешное сочетание ценных свойств каждого из компонентов, но и в нетрадиционных случаях, например, для ряда задач физического моделирования.

Широкий спектр электрофизических свойств этих материалов и их высокая химическая стойкость позволяет создавать на их основе физические модели значительных размеров с одновременным использованием традиционных растворов электролитов, в которых металлы сильно подвержены коррозии. Моделирование геоструктур с помощью полимерных композитов может привести к новым успехам в поисках полезных ископаемых методом электрогеологической разведки.

Существует целый ряд переменных факторов, таких как: размер, форма, природа наполнителя и полимерной матрицы, характер их распределения, температура и давление прессования, состояние поверхностей, адгезия и т.п., сильно влияющих на свойства композитов, особенно в перколяционной области. Необходимость характеризовать систему по такому количеству факторов создает значительные трудности предсказания конечных свойств получаемых систем.

Несмотря на успехи прикладного использования композиционных систем, их электрофизические свойства в критической (перколяционной) области изучены недостаточно, дискуссионным до последнего времени остается механизм переноса заряда в этой области. Поэтому для возможности целенаправленного регулирования электропроводности полимерных композитов в критической области необходитлы разносторонние экспериментальные исследования.

Изучение литературных и патентных данных показывает, что к проблеме изучения перехода металл-диэлектрик в композитах с полимерной матрицей привлечено постоянное внимание исследователей. Однако, еще недостаточно работ, где электрофизическим свойствам систем металл-полимер в области перколяции (вблизи порога протекания) уделялось специальное внимание.

Настоящая работа выполнялась в рамках комплексной программы ГКНТ при СМ СССР 0Ц-0І30602.

В диссертации были определены следующие задачи:

Исследование влияния исходных компонентов на ширину перколя-ционной области и ее положение.

Изучение электрофизических свойств композитов на основе . термопластичных полимеров и дисперсных переходных металлов в области протекания.

Поиск новых химических присадок, влияющих на свойства композитов.

Экспериментальное подтверждение возможности описания свойств композитов в перколяционной области на основе теоретической модели стимулированной шшекции носителей заряда в зону проводимости полимерного диэлектрика.

Свойства компонентов, их влияние на свойства формируемого композита

Дисперсные металлические наполнители придают полимерным материалам специфические свойства, в том числе и высокую электропроводность, поэтому очевидным является то, что характеристики исходных порошков оказывают влияние на свойства получаемых композитов. Полимерные хорошо электропроводящие композиты (-10 - 10 т т Ом" см " ) как новая группа инженерных материалов появились в начале 70-х годов. Основные успехи их изучения и применения отражены в монографиях В.Е.Гуля / 14 /, Б.И.Сажина / 15 /. На сегодняшний день в литературе подробно описаны механические свойства полимерных композиций / 16 /, предложен ряд теоретических моделей для расчета модуля эластичности и других прочностных характеристик / 17 /. В случае интерпретации электрофизических характеристик композитов картина сложнее. Для полного описания этих характеристик композиционных материалов необходимо в каждом случае выяснять влияние целого ряда параметров, что невсегда возможно, а охарактеризовать систему по одному, двум параметрам, при отсутствии единых теоретических концепций, явно недостаточно. Экспериментатор практически бывает вынужден останавливаться лишь на выяснении значительных с его точки зрения факторов, влияющих на свойства материалов, что затрудняет сопоставление данных, приводимых различными авторами в многочисленных работах, опубликованных к настоящему времени. В работе / 18 / отмечено, что обычно используемые порошки металлов покрыты оксидной пленкой.в некоторых случаях поверхностные пленки на частицах металла не играют особой роли, чаще же наличие оксидной пленки благоприятствует прививке полимера к поверхности / 18 /, при этом химическая связь осуществляется через кислород. Одновременно происходит частичдое восстановление поверхностного оксида и окисление отдельных групп цепи полимера. Иногда наличие оксида на поверхности металла существенно затрудняет достижение необходимой электропроводности в материале / 18 /. В целом же вопрос о взаимодействии на границе металл ( оксид металла ) - полимер является недостаточно изученным.

Многие представления о взаимодействии полимеров с наполнителями основываются на косвенных данных, полученных, в основном, при "изучении адсорбции полимеров из растворов, при определении адгезии полимеров к гладким поверхностям. Непосредственно исследовать химическое состояние поверхности металлического наполнителя и межфазной границы позволяет метод рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (ГФЭС). Авторы / 20/ с помощью Н?ЭС исследовали взаимодействие полиэтилена с алюмине-вой подложкой и показали, что полиэтилен на алюминии окисляется, так как в спектре РФЭС появляется пик 0 -fe , характерный для С-0 групп, кроме того, образуется некоторое количество ненасыщенных связей (винильных, винилиденовых), в результате наблюдается существенное увеличение адгезии. В работе / 21 / авторы высказали предположение, что одной из причин роста адгезионной прочности полимерных покрытий является окисление ненасыщенных связей с образованием концевых полярных групп. В.А.Белый с соавторами / 22 / считают, что при контакте полимера и металла изменяются свойства граничных слоев обоих материалов. Металлы могут ускорять и подавлять кристаллизацию полимеров, изменять скорость термической и окислительной деструкции макромолекул, разрыхлять или уплотнять их упаковку. Влияние металла на структуру полимера может простираться на десятки и сотни микрон ( 10 м ). Однако, в / 23 / отмечено, что изменением природы металла значительного изменения прочности адгезионных соединений поливи-нилбутираль-металл получить нельзя. В работе / 24 / Н ЭС применяли для изучения адгезии полибутадиена на мягкой стали, авторами был использован метод аргон-ного травления для анализа межфазной границы. Проведенное исследование позволило сделать вывод, что межфазная граница полимер-металл может быть описана, как район взаимопроникновения фаз. Полученные данные свидетельствуют о наличии модифицированного слоя ҐГЗ+ f-r 2+ оксид-полимер за счет частичного восстановления ионов J-e в э-е , в соответствии со спектрами КБЭС. Таким образом, прямое химическое взаимодействие полибутадиена со сталью обеспечивает стабильность слоев на межфазной границе. В.А.Гольдаде с соавторами / 25 / показано, что увеличение прочности адгезионных соединений полимер-металл в 1,5-2 раза обусловлено модификацией структуры и образованием объемного заряда в процессе поляризации полимера в контакте с разнородными металлами.

Согласно / 26 / , при взаимодействии полиолефинов с металлами в условиях контактного термоокисления формируются адгезионные соединения с упрочненными граничными слоями. Адсорбированная влага на чистой или окисленной поверхности металлических порошков может оказывать существенное влияние на свойства композитов, поэтому металлические наполнители необходимо предварительно тщательно высушивать / 27 / . Различные органические присадки, образующие поверхностные пленки на частицах наполнителя, могут различным образом влиять на свойства получаемых материалов. Например, присадка антиокси-данта бис (5-метил-3-метилбензил-2-оксифенил)-моносульфида в полиэтилене оказывает двойственное влияние на величину адгезии к стали. При малых концентрациях антиоксиданта адгезионная прочность

Модифицирующие и вспомогательные вещества

В качестве модифицирующих присадок использовали конденсированные тионы, являющиеся предшественниками гетерофульваленов тио-фенового ряда ( 1,3-дитиол-2-тионы, и их соли), так как эти соединения способны образовывать координационные соединения с металлами. Кроме этого известно, что проводимость полимера значительно увеличивается при введении І 4-1,5 % органического полупроводника или соединения, способного образовывать комплексы с переносом заряда / 88 /. Как вспомогательные, применялись реактивы и материалы следующей квалификации: ацетон - "осч" ; бензол - "хч", перегнанный; циклогексанон - "чда" ; галлий и индий, металлические, чистоты -99,99 % . Водород, используемый для восстановления исходного порошка молибдена, очищался от следов кислорода и воды при пропускании его последовательно через колонку, наполненную медной проволокой ( = 300С) и через колонку, наполненную силикагелем. Для выяснения влияния поверхностных оксидов, один из выбранных порошков металлов ( молибден со средним размером частиц -1-Ю м) подвергался восстановлению в токе водорода при температуре 1000С, давлении водорода в реакторе - 2-Ю5 Па и скорости подачи газа - 3 л/мин в течение 2-х и 4-х часов. Восстановленный металл охлаждался до комнатной температуры в атмосфере водорода в течение 2-х часов, после чего использовался для приготовления композитов. Время нагрева до Ю00С занимало 2 часа. Схема установки для восстановления поверхностных оксидов показана на рис.11. Анализ дисперсионного состава используемых порошков проводился, согласно / 89 /. Определение размеров частиц проводилось несколькими методами : седиментации, газопроницаемости (пористости), оптической и электронной микроскопии. Как известно, принцип метода седиментации заключается в определении скорости оседания частиц дисперсной фазы, взвешенной в какой-либо вязкой среде.

Авторы /89, 90 / рекомендуют в случае седиментации порошков молибдена и вольфрама использовать в качестве седиментационной жидкости: ацетон, этиловый спирт, растворы этилового спирта и глицерина, циклогексанон. Последний был выбран нами для использования в работе. Методы измерения проницаемости основаны на изучении фильтра ционных процессов в слое порошка с,известной степенью уплотнения. В работе использовался прибор типа ПСХ, основанный на определении продолжительности процесса фильтрации воздуха. Продолжительность процесса просасывания есть функция высоты слоя, его пористости, удельной поверхности порошка. Выражение для расчета удельной по верхности порошка: / где - продолжительность опускания столба жидкости в манометре между контрольными отметками, А - постоянная прибора, f- -вязкость воздуха при температуре опыта, є=(1/ -т)/ К - коэффициент пористости порошка массой т в слое, объемом if , У - плотность порошка. Средний размер частиц порошков вычисляется по формуле: Для микроскопического анализа использовались оптические микроскопы МИМ-8, Неофит-2 и электронный сканирующий микроскоп РЭМ DSM - 35 С. Увеличение .менялось от 40 до 20000 раз. Препарирование образцов для электронной микроскопии велось следующим образом: исходный порошок металла впрессовывался в индиевую подложку, а таблетка полученного композита подклеивалась к пре-парационному столику индий-галлиевым сплавом эвтектического состава. Образцы изучали в сканирующем электронном микроскопе СЭМ-501 В (фирмы "Филипс") при ускоряющем напряжении 15 KB и угле наклона образца 35. Проведение микроскопического анализа, приготовление препаратов, определение размеров частиц по микрофотографиям, обработка результатов дисперсионного анализа осуществлялись, согласно требованиям, изложенным в руководстве / 91 /.

Все металлические порошки, применяемые в работе для получения композитов были исследованы при помощи рентгенографического фазового анализа (КРА). Рентгенофазовый анализ проводился на ди-фрактометре ДРОН-2 с графитовым монохроматором на Си К - излучении (при постоянной времени, равной 10 с , с пределом измерений - 400 импульсов в секунду, 3 = 35«Ю-3 A, U = 35«Ю""3 В. РФА применялся также для исследования восстановленного порошка дисперсных частиц молибдена (ДЧ-Мо) и композитов ДЧ-Мо/САМ-Э. Проведение анализа и подготовка препаратов осуществлялась, согласно требованиям / 92 /. Идентификация дифрактограмм проводилась по методике / 93,94 /, на основании данных в работах / 95-98 /. К?А является в настоящее время весьма полезным методом для изучения механических напряжений в композиционных материалах с полимерной матрицей / 99 /. Для изучения физико-химического состояния поверхности частиц порошков молибдена различной дисперсности использовался метод рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (К ЭС), который основан на получении и анализе кинетической энергии электронов, испускаемых атомами вещества при поглощении фотонов рентгеновского излучения. Образцы для изучения методом Ж)С готовили нанесением порошка на липкую ленту. Спектры Н ЭС получали на спектрометре ЖЕ-55І в автоматическом режиме при возбуждении Ma Цд, - излучением. Энергия связи электронов определялась с точностью + 0,1 эВ, разрешение спектрометра не хуже 1 эВ, давление - 3 Ю 8 Па.

Калибровка полученных спектров проводилась по Js линии углерода, энергия связи которой принималась равной 284,6 эВ. Для получения образцов композитов высушенные порошки полимеров и металлов тщательно растирались в фарфоровой ступке в течение не менее 30 минут до получения однородного порошка, обычно, серого цвета. Затем приготовленные смеси помещались в стандартную обогреваемую прессформу из нержавеющей стали и прессовались, согласно режиму, при котором давление, температура и время выдержки выбирались оптимальным образом, исходя из данных по переработке полимеров, приведенных в / 100, 101 /. Композиты на основе полиэтилена и дисперсных &е , Ni , Mo , W , Нї получали прессованием исходных смесей при температуре 140С, давлении 650 КГ/CNT и времени выдержки - 5 10 минут (из расчета I минута на каждый мм толщины полученного образца). Охлаждение до комнатной температуры проводилось без снятия давления. Скорость нагрева-охлаждения - 5 - 6 град/мин. Температура контролировалась хромель-копелевой термопарой, помещенной в специальный карман прессформы. Материалы с матрицами САМ-Э и ПВБ готовились в аналогичных условиях, лишь температура прессования была 150С и 130С, соответственно. Композиты с политетрафторэтиленом получали таблетированием тщательно приготовленной смеси порошков полимера и металлического

Основные параметры образцов композиционных систем

Горячим прессованием из тщательно механически перетертых смесей порошков полимеров и наполнителей ( описанных в 3.1.) получали образцы композитов в виде цилиндрических таблеток диаметром 10 мм и выбираемой высотой /ИЗ, 114 /. В качестве основных характеристик формируемых систем использовались: Я. - высота в м; jf - плотность в кг/и ; _рУкД удель K S ное объемное сопротивление в Ом-си, вычисляемое по формулеjV 7—» где R - измеренное экспериментальное значение сопротивления в 0м, S - площадь в иг, равная для большинства образцов -0,785»10 иг; wr Удельная объемная электропроводность в В качестве примера на рис.28 приведена зависимость десятичного логарифма удельного сопротивления композиционной системы #е/СШ-Э от содержания $е в массовых процентах. Совокупность точек на координатной плоскости, каждая из которых соответствует образцу Sfc/CAM-Э , образует облако, характерно передающее ход перколяционной кривой. Композиты, содержащие металлические порошки со средним размером частиц одного порядка, имеют очень близкие концентрационные интервалы для порогов перколяции (критических концентраций). Природа полимера, по-видимому, в значительно большей степени сказывается на свойствах композитов. Зависимость логарифма удельной электропроводности композитов ДЧ-Мо/САМ-Э от объемного содержания ДЧ-Мо имеет характер, аналогичный 5Ге/САМ-Э. Если через экспериментальные точки провести кривую, оптимизированную по методу наименьших квадратов / 115,116 /, то можно по графику определить первую (начало резкого увеличения fy 5 ) и вторую (начало медленного возрастания Рдб ) критические концентрации Фд и Ф , соответственно, для системы ДЧ-Мо/САМ-Э рис. 29. Дисперсные частицы Мо ведут себя сходным образом и в других полимерных матрицах (ПТФЭ, ПЭНД, ПВБ). Как показано на рис.30 для семейства полученных перколяционных кривых в ряду ШФЭ, ПЭБД, СМ-Э, ПВБ - увеличиваются значения как первой , так и второй критических концентраций. В координатах б-Ф удобно определять границы критической области, т.е. интервал Фд- Ф-g , однако, трудно судить о значении порога протекания Фк.

Если представить отношение приращения логарифма проводимости композита ( д фб" ) к увеличению концентрации наполнителя ( А Ф ), как функцию объемного содержания наполнителя (Ф) , то Фк (критическая концентрация или порог протекания) может быть легко найдена, как максимум кривых I, 2, 3, 4 рис.31 для композиционных систем на основе ДЧ-Мо с матрицами ПТФЭ, ПЭВД, САМ-Э, ПВБ, соответственно, из рис.31 видно, что Ф = 7 ; ф=12,0 ; Ф = 17,5 ; Ф = 22,5 объемн. % , они представляют собой средние критические концентрации в указанном ряду полимеров. Ширина перколяционной области Фд- Ф составляет :т 5 % для 1ШЭ ; 6 % для ПЭВД ; 7,5 % для САМ-Э ; 10 # для ПВБ (содержание Мо в объемных % ). Рассчитанный для указанного ряда полимеров фактор Кп/йц ( Ял, » 12м - радиусы частиц полимера и металла) имеет следующие значения : 8,1 ; 1,1 ; 14,0 ; 5,1. Таким образом не наблюдается корреляции между ростом Фк и фактором fyt/ Ai . как можно было бы ожидать в соответствии с моделшли / 34,35 /. Таким обра зом, наиболее существенно природа полимера сказывается на величине порога протекания Фк и ширине критической области Ф«- Ф-п. В ряду ПТФЭ, ПЭНД, САМ-Э, ШБ увеличивается значение как первой (Фд), так и второй (Ф-g) критической концентрации, Ф„ возрастает от 7 до 23 об. #. Используемые в данной работе режимы приготовления композитов способствуют значительному изменению формы и размеров исходных частиц полимера за счет вязкого течения последних. Непосредственно проникновение частиц Но в полимерные области, а также образование кластеров ДЧ-Мо в используемых полимерных матрицах можно наблюдать методом сканирующей электронной микроскопии.

Причем, наибольший интерес для изучения представляют образцы с концентрациями Мо , близкими или равными Ф . На рис.32 представлены электронные микрофотографии композитов, на которых отчетливо видны морфологические различия структуры молибденнаполненных композитов на основе различных полимеров в критической области. Темные участки обогащены частщами молибдена, светлые области представляют собой фазу полимера, почти свободную от металла. На рис.33 показаны результаты более подробного электронно-микроскопического исследования скоплений частиц Мо в матрице ПВБ. На рис.31а стрелкой отмечена область, которая на последующих снимках дается при возрастающих увеличениях.

Исследование влияния тионов на электропроводность композитов Мо /САМ-Э

Другим методом изменения поверхностных свойств металлических частиц ДЧ-Мо , примененных в работе, была модификация молибденового наполнителя органическими веществами. Известно, что если при контакте полимера с металлом на границе раздела имеется слой низкомолекулярных веществ, прочность соединения будет не значительной вследствие малой когезионнои прочности этого слоя. Однако, вещества, хорошо растворимые в полимере и хемосорбируемые поверхностью металла, могут не образовывать ослабленных пограничных слоев на межфазной границе полимер-металл и способствовать переносу электронов металла в зоны проводимости полимерного диэлектрика, или, наоборот, препятствовать переносу электрона.

Модификация поверхности наполнителя может усиливать взаимодействие на межфазной границе полимер леталл и улучшать распределение наполнителя в полимере / 121 /. В работе для модификации молибденнаполненных композитов на основе ОАМ-Э применялись I,З-дитиол-2-тионы и их соли, являющиеся важными промежуточными соединениями в синтезе ТІ (тетратио-фульвалена), образующим высокопроводящие комплексы с ТЦШ (тет-рацианхинодиметаном). Работ, направленных на изучение электрофизических свойств самих тионов, до сих пор не было. Поэтому предварительно была изучена электропроводность { $v ) тиено-[2,3-cL]-І,З-дитиол-2-тиоксометиллий иодида (I), тиено-[2,3-с(.] - 1,3-тио-селенол-2-тиона (II), тиено- [2,3-d.]- І,З-диселенол-2-тиона (III), тиено- [3,4-cL]- I,З-диселенол-2-тиона С ЇУ) / 122 /. Образцы для измерения удельной электропроводности соединений (І-ІУ) изготавливались прессованием в виде таблеток диаметром 10 мм и толщиной около 1,5 мм. Полученные данные об удельной электропроводности соединений (І-ІУ) в интервале температур 293-373 К представлены в таблице 5. Таблица 5 Удельная электропроводность и температурная энергия активации 1 соединений (І-ІУ) где і - постоянная Больцмана, Т - температура в К. Зависимости 2q 3 от I/T линейны в этих координатах, что свидетельствует о допустимости использования указанной выше формулы в области температур 293-373 К. Порошок ДЧ-Мо обрабатывался ацетоновым раствором указанных выше соединений и высушивался. Количество введенных таким образом присадок не превышало I % веса от общего количества СМ-Э и Mo . Одновременно в тех же условиях готовили образец без модификатора, содержащий только Мо /СМ-Э. Для образцов соединений (І-ІУ) использовались припрессованные металлические электроды, для образцов композитов Мо /СМ-Э с присадками и без них применялись индий-галлиевые электроды. Модифицирующее влияние тионов на электрические свойства композиционных материалов, как можно предположить, будет иметь максимальный эффект воздействия в области прот:екания. Влияние присадок показано на рис. 38.

Добавки полупроводниковых модификаторов, в общем, понижают проводимость композитов на 50 % Температурная зависимость исследуемых композитов весьма своеобразна, до Т = 273 К она следует металлическому типу проводимости, характерному для некоторых примесных полупроводниковых материалов / 123,124 /. Область перехода к металлической проводимости смещается для модифицированных образцов на 18 в область более низких температур (см. рис.38). Понижение проводимости в присутствии присадок заставляет предполагать, что это связано с рассеянием на дефектах /123,125/, число которых увеличивается в присутствии присадок. Для проверки этого предположения ряд модифицированных и немодифицированных образцов был подвергнут tf - облучению в 50 Мрад. Во всех случаях наблюдалось заметное повышение сопротивления, что подтверждает наше предположение об увеличении числа дефектов, захватывающих электроны. Для всех немодифицированных композитов увеличение сопротивления составляло несколько порядков, а для модифицированных оно было в пределах одного порядка. Таким образом, присадки расширяют область проводимости металлического типа у композитов ДЧ-Мо/САМ-Э. Обнаружено, что присадки органических полупроводников (конденсированных тионов) повышают устойчивость модифицированных композитов к радиации. Проведенное исследование физико-химических свойств порошка УДЧ-Мо позволяет считать, что композиционные материалы на его основе представляют собой оксиднонаполненные системы. Причем, благодаря дефектности поверхностного Мо03 и высокой проводимости MoOg и других оксидов, образующих вместе с металлическим Мо ядро, частицы УДЧ-Мо обладают относительно небольшим сопротивлением (таблетка порошка, спрессованного при давлении 750 МНДг, имела удельное сопротивление J v 10 Ом-см ). Каким образом будут сказываться отличия в физико-химических свойствах порошков ДЧ-Мо и УДЧ-Мо на электрофизические свойства композитов, получаемых на их основе, можно наиболее наглядно показать , используя в качестве матрицы САМ-Э. На рис. 39 представлены зависимости fy& от % содержания Мо в композите : кривая I (ДЧ-Мо ), кривая 2 (УДЧ-Мо ).

Похожие диссертации на Система металл - диэлектрик в перколяционной области