2.2. Изготовление пленочных образцов

Образцы, использовавшиеся в экспериментах, представляли собой многослойную структуру типа «сэндвич»: металл – полимер – металл, где в качестве металлических электродов использовали медь и алюминий. При изготовлении экспериментальных образцов использовались две основные методики: центрифугирование для получения тонких полимерных пленок на твердых подложках и термодиффузионного напыления в вакууме для формирования металлических электродов.

Для изготовления образцов в качестве подложки использовалось стекло с прозрачным слоем ITO (оксиды индия и олова). Очистка подложек осуществлялась в 3 этапа в ультразвуковой ванночке. Первый этап – очистка в ацетоне чистом для анализа, второй этап – в этиловом спирте 95%, третий этап – в дистиллированной воде. После чего подложки сушились в сушильном шкафу (SNOL-350/65) при температуре 150⁰С в течение 30 минут. После просушки, очищенные подложки помещались в вакуумный универсальный ВУП-5 Для нанесения металлических электродов с помощью термодиффузионного осаждения. В качестве металла использовался алюминий (Al) или медь (Cu). Время напыления составляло 1-2 минуты. Формы и размеры дорожек задавались с помощью теневых масок (рис. 2.2 ).

Рис.2.2. Контактные маски использованные для нанесения электродов

Использованный метод заключался в следующем: очищенные подложки вставляли в рабочий объем ВУПа, наносимое вещество размещалось в предварительно отожженном вольфрамовом испарителе. После откачки рабочего объема ВУПа до высокого вакуума, производился нагрев испарителя в результате протекания через него электрического тока. При достижении определенной температуры происходит испарение, перенос и осаждение наносимого вещества на поверхности стеклянной подложки. Далее, на металлизированную поверхность стеклянной подложки методом центрифугирования отливалась полимерная пленка. Для формирования тонкой пленки капля раствора помещалась на поверхность подложки, укрепленную на держателе центрифуги. Затем подложка приводилась во вращение со скоростью 1500-2000 об/мин. Образовавшаяся на подложке полимерная пленка высушивалась сначала при комнатной температуре в течение 45 минут, затем отжигалась в сушильном шкафу при температуре 150^оС в течение 45 минут для удаления остатков растворителя из объема пленки. Качество поверхности и толщину пленок контролировали с помощью АСМ-микроскопии на микроскопе СТМ-2000 и с помощью микроинтерферометра МИИ-4М.

2.3. Методика проведения электрофизических измерений

2.3.1. Описание экспериментальной установки

На рисунке 2.3 (а) приведена картинка экспериментальной ячейки, для изучения изменения проводимости полимерной пленки от одноосного механического давления, а также схематическое изображение установки на которой проводился эксперимент. Экспериментальная установка состоит из следующих основных частей. Основание было сделано из бруска тексталита, в середине которого было сделано отверстие, куда был встроен тензодатчик соединенный мостовой схемой.

а	Б
Рис.2.3: Эксперементальная ячейка: а) общий вид; б)давящая часть в разрезанном виде;1- микрометрическая подвижка,2-пружина для плавного надавливания,3- давящий элемент, 4-возвратная пружина

Верхняя часть экспериментальной ячейки состоит из давящей части, которая регулируется микрометрической подвижкой и столика куда вставляется образец. На рисунке 2.3(б) представлен давящий элемент в разрезанном виде. (1). Микрометрическая подвижка. При плавном изменении давления на образец с помощью микрометрической подвижки происходит взаимодействие образца с давящим элементом, что приводит к изменению сопротивления тензодатчиков. Это регистрируется при помощи вольтметра. (2). Пружина предназначена для плавного надавливания микрометрической подвижки на давящий элемент.(3). Сам давящий элемент, который в свою очередь служит верхним электродом. (4). Возвратная пружина.

Для изучения закономерностей эффектов электронного переключения в тонких полимерных пленках, индуцированных одноосным давлением, была собрана электрическая цепь по следующей схеме (рис. 2.5).

Рис.2.4. Схема установки для измерения вольтамперной характеристики	Рис.2.5. Схема измерения проводимости образца. Где -сопротивление образца под давлением стержня Р, R1,R2,R3 - эталонное сопротивление 100 кОм, V-вольтметр

В качестве вольтметра использовался вольтметр (В7-73/1), входное сопротивление которого составляло не менее 1 ГОм. В качестве источника напряжения в измерительной цепи использовался источник постоянного тока БП-50.

Измерения производились в следующей последовательности.

1. Образец размещался на столике экспериментальной ячейки.

2. Сверху к поверхности образца подводился верхний электрод.

3. Измерялась проводимость образца при начальном давлении.

Сопротивление образца вычислялась по формуле:

где: - сопротивление образца, - эталонное сопротивление, - напряжение источника питания измерительной цепи, - падение напряжения на .Результаты заносились в таблицу.

4. По полученным экспериментальным данным строилась ВАХ (типичная зависимость в модели ТОПЗ представлена на рисунке 2.6)

Рис.2.6. Вольтамперная характеристика для кристалла нафталина при комнатной температуре