Статья по теме: Полимерных полупроводников

Предметная область: полимеры, синтетические волокна, каучук, резина

Для полимерных полупроводников характерно выполнение закона Ома при значениях напряженности электрического поля до 105 В/м [45, с. 441]. При дальнейшем повышении напряженности поля наблюдается рост электрической проводимости продуктов радиационно-термической обработки полиэтилена.[2, С.67]

В последние годы появились новые разделы науки об электрических свойствах полимеров. К существенным достижениям химии и технологии полимеров относится разработка (в дополнение к полимерным диэлектрикам) полимерных полупроводников и электропроводящих материалов, изучению и применению которых посвящены работы В. Е. Гуля, Н. С. Ениколопова и других исследователей. Открыты уникальные пьезоэлектрические свойства поливинилиденфторида, активно исследуются полимерные электреты (А. Н. Губкин, Г. А. Лущейкин), а также пиро-электрики. Все это расширяет область применения полимерных материалов в технике.[2, С.8]

Наличие свободных или слабосвязанных электронов в полимерах может быть обусловлено термической ионизацией макромолекул и молекул примесей, ионизацией этих молекул под действием света и ионизирующей радиации, а также инжекцией электронов в полимер. Электронная проводимость характерна для полимерных полупроводников и электропроводящих материалов, но может наблюдаться и у полимеров-диэлектриков.[2, С.40]

С увеличением степени кристалличности на 10—20 % электрическая проводимость типичных полимерных диэлектриков уменьшается на несколько порядков. Весьма показательно, что электрическая проводимость и подвижность ионов при кристаллизации полимера уменьшаются совершенно симбатно. Для полисопряженных полимерных полупроводников (например, полиацетилена) переход от аморфного к кристаллическому образцу приводит, напротив, к возрастанию проводимости на несколько порядков и обусловлено это увеличением подвижности электронов. Аналогичные эффекты наблюдаются и при ориентации полимеров. Ориентационная вытяжка приводит к снижению электрической проводимости полимерных диэлектриков и росту у для полимерных полупроводников.[2, С.45]

Для различных целей в радиоэлектронике и радиотехнике заманчиво иметь материалы, сочетающие электрические свойства неорганических полупроводников и физико-механические, технологические и другие свойства органических полимеров. В связи с этим в последние годы выполнены обширные исследования по синтезу, структуре и свойствам полимерных полупроводников, для которых характерна электронная или дырочная проводимость. Полимерные полупроводники находят все более широкое практическое применение. Известные органические полупроводники могут быть разделены на две группы: 1) соединения с системой развитых сопряженных двойных или тройных связей; 2) молекулярные комплексы с переносом заряда (КПЗ).[2, С.65]

Механизм движения электронов и дырок в полимерах рассматривался многими авторами [6, ч. I, с. 21; 22, с. 101]. В принципе возможны три механизма переноса носителей заряда в этих материалах: безактивационные зонный, туннельный и активационный прыжковый (барьерный). Зонный механизм может реализоваться только в пределах области непрерывного сопряжения полимерных полупроводников. Туннельный переход возможен, если толщина диэлектрической прослойки между соседними областями сопряжения порядка 1 нм, а напряженность электрического поля порядка 107 В/м. В этом практически редком случае потенциальный барьер перехода в соседнюю область сопряжения может оказаться прозрачным для электрона. Поэтому в реальных полимерных полупроводниках движение носителей заряда на макрорасстояния и, следовательно, их дрейфовая (эффективная) подвижность преимущественно определяются прыжковым механизмом.[2, С.41]

По электрическим свойствам полимеры подразделяются на диэлектрики, полупроводники и электропроводящие материалы. К диэлектрикам относятся полимеры, молекулы которых не содержат легко диссоциирующих на ионы групп и сопряженных двойных связей вдоль макроцепи. Электрическая проводимость у этих полимеров при комнатной температуре не превышает Ю-8 См/м. Для полимерных полупроводников (v=10-8-b Ч- 10~' См/м) характерно наличие сопряженных двойных связей или комплексов с переносом заряда. Электропроводящие полимерные материалы обычно являются композициями полимер— проводящий наполнитель. Перенос электричества в полимерных материалах может осуществляться электронами, ионами или моль-ионами. Идентификация типа носителей заряда и механизма их перемещения — весьма существенный вопрос для практических применений полимеров. Поэтому ниже рассматриваются основные представления о моделях переноса электрического заряда электронами и ионами.[2, С.40]

У большинства полимерных полупроводников эффект Холла наблюдать не удалось. Это также свидетельствует о существенном влиянии на движение носителей барьерного механизма[2, С.66]

Зависимость электрической проводимости полимерных полупроводников от температуры обычно описывается формулой типа (89), причем значение энергии активации W в этой формуле составляет для полимеров различного строения от 0 до 3 эВ.[2, С.67]

Как отмечалось, электрическая проводимость полимерных полупроводников с сопряженными двойными связями вдоль макромолекул часто ограничивается малой вероятностью межмолекулярных перескоков носителей. Естественно ожидать, что образование КПЗ таких полимерных полупроводников с акцепторами типа галогенов должно сопровождаться увеличением проводимости вследствие образования межмолекулярных мостиков. Действительно, Бах и Ванников установили, что обработкой при комнатной температуре парами иода радиационно-терми-чески модифицированного полиэтилена можно повысить у от 10~8 до 1(Н См/м [47]. При этом энергия активации электрической проводимости уменьшается от 0,65 до 0,36 эВ. Аналогичные данные были получены при обработке парами брома продуктов конденсации бензидина с п-хиноном.[2, С.72]

К настоящему времени изучены электрические свойства сотен полимерных полупроводников различного молекулярного и надмолекулярного строения. Однако эти данные часто слабо подкреплены надежными сведениями о строении исследованных веществ. Кроме того, значения электрической проводимости полимерных полупроводников существенно зависят от случайных примесей и атмосферы, в которой проводятся измерения.[2, С.67]

... отрезано, скачайте архив с полным текстом ! Полный текст статьи здесь

Решение задач по химии любой сложности. Для студентов-заочников готовые решения задач из методичек Шимановича И.Л. 1983, 1987, 1998, 2001, 2003, 2004 годов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Тугов И.И. Химия и физика полимеров, 1989, 433 с.
2. Сажин Б.И. Электрические свойства полимеров Издание 3, 1986, 224 с.
3. Кабанов В.А. Энциклопедия полимеров Том 3, 1977, 576 с.