Введение к работе
Актуальность темы. Развитие микроэлектроники стимулирует поиск материалов с необычными свойствами. Заметное место среди, таких материалов занимают электропроводящие полимеры. Благодаря своим особым свойствам - способности эффективно менлть электропроводность при химическом или электрохимическом допинге от величин, характерных для диэлектрике з, до значений сопоставимых с проводимостью металлов - в сочетании с малой плотностью, механической прочностью, технологичностью получения и высокой
*
чувствительностью к внешним воздействиям (электромагнитным полям, температуре, _ давлению и уровню легирования), электропроводящие полимеры в последние годы находят широкое применение в качестве элементной базы молекулярной электроники: сенсоров, датчиков, фоточувствительных ячеек и т.п. Кроме того, эти. полимерные системы имеют и чисто научный интерес, т.к. предоставляют уникальные возможности для выяснения механизмов генерации и переноса носителей заряда между локализованными и делокализованными состояниями, установления роли структуры и геометрии молекул в кинетических процессах; А наличие элементов пониженной размерности дает возможность проверки многих новых теоретических моделей, например, солитонногр формализма, эффекта дробления заряда, фрактального подхода. Поэтому тема настоящей работы "Оптические и электрофизические свойства тонких пленок электроактивных полимеров (полифталидилиденариленов)" представляется актуальной для понимания общих проблем' образования надмолекулярного порядка и механизмов переноса заряда в конденсированных средах пониженной размерности.
Целью работы является экспериментальное исследование -,птических свойств комплексов электроактивного полимера ПФДА с іїо-іом и выяснение механизма переноса заряда с полимерной цепи на
акцепторный допант; установление природы перехода диэлектрик -проводник в тонких полимерных пленках ПФДА, индуцированного электрическим полем и механическим давлением.
Научная новизна полученых результатов состоит в следующем:
-
С использованием эл;ктронной и инфракрасной спектроскопии установлено, что ПФДА образует с йодом слабый комплекс с переносом заряда равным 5=0.05 е. Перенос заряда осуществляется через боковой фталидный. фрагмент молекулы ПФДА, фенольные группы основной полимерной цепи участия в формировании комплекса не принимают.
-
В тонких пленках ПФДА обнаружен эффект переключения из низкопроводящего в высокопроводящее состояние под действием электрического поля и избыточного давления; предложен механизм этого эффекта, включающий возникновение каналов проводимости в непроводящей полимерной матрице.
-
Разработан метод визуализации проводящих каналов с использованием нематических жидких кристаллов; изучена динамика этих каналов в постоянном, электрическом поле и произведена оценка их локальных параметров - электропроводности и размеров.
-
Изучены свойства токового шума вида 1/Г в тонких пленках ПФДА; обнаружено нарастание показателя у от ~0.5 до 1 вблизи перехода диэлектрик - проводник.
5. Показано, что переход диэлектрик - проводник в пленках ПДФ
имеет вероятностный характер.
Защищаемые положения:
I. Боковой сегмент, способный эффективно отдавать электрон, стимулирует возникновение комплексов с переносом заряда в частично сопряженных системах типа ПФДА.
2. При переключении тонких пленок полимеров из низкопроводищего в высокопроводяшее состояние в электрическом поле или действии одноосного давления в непроводящей полимерной матрице формируются проводящие каналы.
Практическое значение работы. Проведенные исследования расширяют существующие представления о. структурно-фазовых превращениях в электроактивных полимерах при воздействии электрического поля, механического давления и введения легирующей примеси. С обнаружением перехода д.ізлектрик-проводник в ПФДА, управляемого электрическим полем и/или механическим давлением, связана перспектива использования полимерных пленок в устройствах микроэлектроники - сенсорах, датчиках, коммутационных элементах. При этом основные преимущества таких устройств по сравнению с известными на основе неорганических материалов - простота изготовления, малая энергоемкость, быстродействие.
Публикации и аплробация работы. _ По теме диссертации опубликовано 16 работ. Основные результаты были представлены на Всесоюзной конференции "Электроника органических материалов" (Домбай, 1990), Международном симпозиуме "Маштех'90" (Дрезден, Германия, 1990), Международной конференции по науке и технике синтетических материалов ICSM'92 (Ґетеборг, Швеция, 1992), V Международной конференции по оптике жидких кристаллов (Балатон, Венгрия, 1993).
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы из 145 названий и приложения. Работа изложена на 13>Л. страницах- машинописного текста и содержит 23 рисунка и 4 таблицы.