Глава 2. Объекты и методы исследования
Выяснение особенностей переноса заряда в тонких пленках полидифениленфталида (ПДФ), является актуальной задачей, как с точки зрения объяснения его необычных электрофизических свойств, таких как переход в высокопроводящее состояние при воздействии механического давления, приложения электрического поля, воздействием света, так и перспективы практического применения пленок ПДФ в электронике.
Существует большое количество методов по определению подвижности носителей заряда, однако все они имеют свои недостатки и сложности реализации. Наиболее простым в реализации является метод, основанный на измерении вольтамперных характеристик. Однако одним из условий для оценки подвижности носителей заряда является наличие инжекции носителей заряда из металлических электродов в полимерную пленку. В данном случае на структурах металл-ПДФ-металл удается обеспечить инжекцию носителей заряда. Поэтому целью работы является исследование влияния на подвижность носителей внешних воздействий методами постоянного тока.
2.1. Объект исследований
В качестве объекта исследования в работе был выбран полимер из класса полигетероариленов – полидифениленфталид (ПДФ) [26]. ПДФ обладает высокой механической прочностью, прочность на разрыв составляет (800-900 кгс∙см-2) при относительном удлинении при разрыве 10-20%. Данный полимер обладает высокой тепло - и термостойкостью. Температура размягчения составляет 360 оС. Температура деструкции (Tд – температура потери 1% веса) в аргоне и в воздухе равна 440 оС. Термостабильность фталидного цикла в полигетероариленах определяется природой групп, соединяющих фенильные ядра в основной цепи. Его структурная формула и трехмерная оптимизированная геометрия приведена на рисунке 2.1. Исследование химостойкости полиариленфталидов показало, что они обладают хорошей стойкостью к действию агрессивных сред при повышенных температурах.
ПДФ обладает высокими пленкообразующими свойствами. Он хорошо растворим в метиленхлориде, хлороформе, тетрахлорэтане, диметилформамиде, циклогексаноне и других растворителях. Хорошая растворимость полимера позволяет получать прочные, однородные пленки на твердых подложках в интервале толщин 0,05 – 300 мкм. При использовании растворителя с меньшей температурой кипения (хлороформ) и нанесении пленок методом центрифугирования при одинаковых условиях образуется пленка большей толщины, чем при использовании растворителя с более высокой температурой кипения (циклогексанон).
|
Рис. 2.1. Структурная формула полидифениленфталида и его трехмерное изображение |
Морфология тонких пленок полимера (особенно сверхтонких, полученных из растворов 0,1% концентрации) сильно зависит от природы подложки и таких ее свойств, как смачиваемость, шероховатость и условий предварительной обработки (очистка и тому подобное).
Пленки полимера, как правило, образуются однородными. На свежеприготовленных поверхностях металла (Au) или полупроводника (Si) образуются однородные пленки вплоть до толщин порядка 2 нм. Таким образом, для экспериментального применения наиболее оптимальным является использование в качестве растворителя циклогексанона, так как при этом удается получить методом центрифугирования однородные пленки полимеров без сквозных дефектов на металлической подложке вплоть до толщин ~ 4,0 нм.