Введение к работе
Актуальность темы диссертации.
Актуальность выполненной работы обусловлена открывающимися перспективами по созданию и управлению характеристиками электропроводящих слоев полимеров на основе проведения широкого спектра взаимосвязанных структурных и электрофизических исследований, необходимых для понимания природы физических явлений, происходящих при модификации полимерной матрицы ионной имплантацией.
Для различных целей в радиоэлектронике и радиотехнике часто необходимо иметь материалы, сочетающие электрические свойства неорганических полупроводников и физико-механические, технологические и другие свойства органических полимеров. В связи с этим, после публикации первых работ о возможности получения электропроводящих полимеров, в том числе органических полупроводников, в течение последних лет были выполнены обширные исследования по синтезу, структуре и свойствам полимеров, для которых характерна электронная или дырочная проводимость.
Из анализа имеющихся литературных данных по свойствам модифицированных ионно-имплантированных полимеров, к моменту постановки работы отсутствуют устоявшиеся взгляды на процессы, происходящие в полимерах при имплантации. Нет убедительной модели, объясняющей возникновение низкоразмерных слоев в имплантированных полимерах. Налицо разногласия в вопросах объяснения механизмов проводимости имплантированных слоев. В различных работах приводятся противоречивые результаты по ионной имплантации одних и тех же полимеров, что связано, видимо, с разной технологией получения полимерных пленок, методикой имплантации, измерений и т.д.
Необходимость исследований для производства электро-
проводящих полимеров, созданных ионной имплантацией, обусловлена прежде всего цостуїшосіью технологического процесса, а также рядом фундаментальных аспектов, касающихся физики и химии этих электронных
материалов. Вследствие многообразия свойств высокомолекулярных соединений, которые определяются практически неограниченными возможностями варьирования химической природы, порядка чередования и пространственного расположения звеньев макромолекул, а также характером надмолекулярных структур, полимеры являются хорошими модельными объектами физико-химических исследований. Обнаружение в 1977 году электронной проводимости в органическом полимере, а также возможность получения полимеров в виде тонких, однородных, плотных и когерентных пленок с воспроизводимыми свойствами, придало новый импульс попыткам успешного использования этих материалов в качестве активных элементов в электронных приборах.
Связь работы с научными программами. Исследования проводились в рамках госбюджетной научно-исследовательской работы Белорусского государственного университета по теме: "Разработка фундаментальных ociioj создания проводящих органических пленок и принципов управления их фнзнко-химическпмп свойствами как нового класса электронных материалов". N государственной регистрации 1994603.
В связи с вышесказанным, целью работы было исследование полимерных пленок полиэтилена, полиамида и полиэтнлентеряфталата, подвергнутых имплантации ионами В+ , N +, As* и Sb* , в ходе которой решались следующие задачи:
определеі.не структуры и состава ионно-нмплантированного слоя полимера (распределение примесей в профиле модифицированного слоя, глубины его залегания, степень пиролизации и наличие я-сопряженных связей);
изучение оптических характеристик имплантированных Полимерных пленок;
исследование электрических характеристик облученных полимеров (проводимость на постоянном и переменном токе, температурная зависимость проводимости, тип проводимости);
установление механизма переноса носителей заряда в имплантированных слоях полимеров.
з Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:
проведено дальнейшее развитие кинетики дефектообразовання в полимерных материалах при высокоэнергнтичном воздействии;
проведено исследование глубинных профилен внедренных примесей;
- предложена кинетическая модель образования лироуглеродных
"капель" в объеме полимера и формирования тонкого проводящего слоя;
исследована проводимость модифицированных полимерных пленок на постоянном и переменном токах;
предложена модель механизма переноса носителей заряда в ионно-имплантированных полимерах;
разработаны физические принципы управления проводимостью модифицированного слоя.
Практическая и экономическая значимость диссертационной работы заключается в том, что полученные результаты позволяют использовать полимеры в качестве дешевого и технологичного сырья для производства радиоэлектронных приборов и создавать тонкие проводящие слои в полимерах на стандартном промышленном оборудовании.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
1. Модель образования пироуглеродного проводящего слоя в объеме по
лимерной матрицы.
2. Модель механизма переноса носителей заряда в ионно-
имплантированных полимерах.
3. Физические основе принципов управления проводимостью ионно-
имплантированного слоя в полимере.
Личный вклад соискателя. Все приведенные в диссертации результаты получены лично соискателем и проанализированы с научным руководителем. Соавторы опубликованных работ принимали участие в подготовке образцов, проведении отдельных экспериментов и обсуждении результатов. Обработка и интерпретация данных, а также выводы сделаны автором лично.
4 Апробация И опубликованность результатов. Основные результаты
работы представлялись на Республиканской научно-практической конференции "Метрология 94" (Минск, 1994), American Chemical Society National Meeting (Anaheim, USA, 1995), V Международной конференции по физике и технологии тонких пленок (Ивано-Франковск, Украина, 1995), 51-ой Международной научно-технической конференции, посвященной 75-летию БГПА (Минск, 1995) и опубликованы в 10 печатных работах.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, пяти глав, основных выводов и списка использованных источников. Объем диссертации составляет 120 страниц, включая 33 иллюстрации. Список использованных источников включает в себя 107 наименований.