Введение к работе
Актуальность темы. Диссертация посвящена исследованию тонких пленок сегнетоэлектрического полимера поли(винилиденфто-рида-трифторэтилена), полученных, в основном, по технологии Ленгмюра-Блоджетт. Сегнетоэлектричество в тонких пленках - тема, привлекающая сейчас внимание многих исследователей. Обусловлено это растущим интересом к применению сегнетоэлектриков в микроэлектронике; фундаментальный аспект связан с изучением влияния перехода от трехмерного к квазидвумерному слою на сегнетоэлек-трические свойства вещества. Метод Ленгмюра-Блоджетт позволяет получать тонкие упорядоченные пленки некоторых органических веществ путем переноса на твердые подложки мономолекулярных слоев, образуемых этими веществами на поверхности воды. Пленки Ленгмюра-Блоджетт (ПЛБ) интенсивно изучаются, развиты методы получения нецентросимметричных ПЛБ, проявляющих пиро- и пьезоэлектрические свойства, однако всего лишь в одной публикации [1] сообщается о получении сегнетоэлектрических ПЛБ. Для их приготовления авторы использовали сегнетоэлектрический жидкокристаллический полимер. Спонтанная поляризация таких веществ из-за несобственного механизма сегнетоэлектричества невелика, а вектор ее лежит в плоскости смектического слоя, т.е. параллелен подложке. Это не дает возможности использовать в полной мере уникальное свойство пленок Ленгмюра-Блоджетт - их малую толщину. Поэтому весьма важным и интересным представляется факт получения в конце 1994 года в ИК РАН (лаборатория жидких кристаллов) ПЛБ хорошо изученного и применяемого в технике сегнетоэлектрического полимера поливинилиденфторида (точнее, его сополимера с трифто-рэтиленом). Это вещество - собственный сегнетоэлектрик с достаточно большой спонтанной поляризацией (0.06-0.1 Кл/м2) [2], м из него легко (методом полива подложки раствором полимера в летучем растворителе) готовятся пленки толщиной ~1 мкм. Подобно им, ПЛБ этого материала, имевшие толщину всего -100 А, обладали комплексом признаков сегнетоэлектрического состояния: демонстрировали пйроэффект, переключение поляризации, диэлектрическую
аномалию и точку Кюри [3].
Важность этого результата и необходимость более углубленного исследования нового интересного объекта определила цели настоящей работы:
исследовать поведение монослоя полимера на поверхности воды и отработать методику его переноса на подложку;
получить данные о структуре пленок на подложках;
изучить электрофизические характеристики пленок и влияние толщины на их сегнегоэлектрические свойства;
спектроскопическими методами исследовать-влияние сёгаетоэлек-трической матрицы, переключения ее поляризации, и сегнетоэлек-трического фазового перехода на системы «полимерный сегнето-электрик - электрохромныи краситель», приготовленные с помощью методов Ленгмюра-Блоджетт и полива подложки раствором с выпариванием растворителя.
Основные защищаемые положения состоят в следующем: 1. Переносимые методом Ленгмюра-Блоджетт с поверхности воды монослои сополимера поливинилиденфторида с трифторэтиленом образуют на подложке пленку с упорядоченной структурой. 2 Получены рекордно тонкие сегнетоэлектрические пленки. Присущие исходному материалу сегнетоэлектрические свойства проявляются вплоть до толщины 75 А, диэлектрическая авомалия наблюдается в еще более тонких пленках.
-
Величина локального электрического поля в полимере, обусловленного его спонтанной поляризацией, оценена по спектральному сдвигу максимума полосы поглощения электрохромного красителя при сегнетоэлектрическом фазовом переходе.
-
По смене знака квадратичного эффекта Штарка показано переключение внутреннего электрического поля в сегнетоэлектрической пленке, полученной методом Ленгмюра-Блоджетт и имеющей встроенный слой электрохромного красителя.
Научная новизна работы определяется тем, что в ней впервые
были получены пленки материала - собственного сегнетоэлектри-
ка, сохраняющие сегнетоэлектрические свойства вплоть до рекордно
малой толщины в 75 А, и изучено влияние толщины на их свойства;
исследованы монослои поли(винилиденфторида-трифторэтилена) на воде и графите;
экспериментально оценена величина локального электрического поля в сегнетоэлектрическом полимере и обнаружено влияние.переключения поляризации на ориентацию молекул внедренного в материал красителя.
Практическая ценность работы связана с демонстрацией в ней возможности создания весьма тонких и электрически прочных слоев полимера, обладающего пиро-, пьезо- и сегнетоэлектрическими свойствами. Эти качества могут оказаться полезными в технических приложениях.
Апробация работы. Результаты, изложенные в диссертации, обсуждались на VII Международной конференции по организованным молекулярным пленкам (Анкона, Италия, 1995), семинаре «Ленгмюровские пленки и ансамбли амфифильных молекул» в Институте кристаллографии РАН, конкурсе научных работ ИК РАН 1995 года, семинарах лаборатории жидких кристаллов ИК РАН.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 статей в отечественных и международных научных журналах
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, списка литературы и двух приложений. В диссертации 140 страниц 59 рисунков, 1 таблица. Список литературы содержит 143 наименования.
Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, определяются ее цели, кратко излагается содержание работы, приводятся ее основные результаты.
