Диссертация (1137321), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

2.8).Рис. 2.8. Кривые переходного тока в чистом (1) и допированномПС при массовой доле ТТА 6% (2), 10% (3) и 30% (4). Электрическомполе 2х107 В/м.Присутствие молекул ТТА даже в минимальной концентрации (6мас. %) резко уменьшает задержанную составляющую РЭ (кривая 2), ночто характерно ее спад резко замедляется (степенной закон спада tсменяется более мягким t0.230.8).

Это обстоятельство имеет решающеезначение, поскольку в чистой полимерной матрице пролет дырок струдом наблюдается только в сверх сильных полях, превышающих 108В/м и к тому же, в тонких (меньше 12 мкм) пленках [112, 113]. Пролетдырок в ПС+6% ТТА легко наблюдается в поле 2x107 В/м в пленкахтолщиной 28 мкм.Переход к более высокой степени допирования (10 мас. %, кривая2 на рис.

2.8) сопровождается резким ростом задержанной составляющейидальнейшимзамедлениемееспада(t0.14),чтоприводитксущественному сокращению времени пролета до 80 мс в поле 2x107 В/мв пленках толщиной 20 мкм. В образцах ПС+30% ТТА уже полностью40доминирует задержанная составляющая РЭ (кривая 4), а пролет дырокреализуется при временах порядка 100 мкс даже в поле 107 В/м притолщине пленок порядка 30 мкм.

Интересно, что мгновенная компонентаРЭ если и изменяется, то совсем незначительно (ее выделение на фонедоминирующей задержанной как в чистом ПС, так и в МДП придопировании 10 мас.% и более) связано с проведением испытаний спредельно низкой постоянной времени измерения RС (в нашем случае0.1 мкс). По нашим измерениям она составила 3.5x10-15 Ом-1м-1Гр-1с, вхорошем согласии с результатами предыдущих испытаний [99, 101, 111].2.4. К вопросу о природе плато на времяпролетных кривых вМДП.Вопрос о природе горизонтального плато на времяпролетных кривыхв молекулярно допированных полимерах в последнее время оказался вцентре большой дискуссии [36, 89, 98]. Традиционно, его появление накривых переходного тока при измерении подвижности методом временипролета [56] связывается с установлением квазиравновесного транспортаносителей заряда. Длительность плато в этом случае определяет времяпролета и рассчитанную по нему подвижность. Общепринятые теориипрыжкового транспорта электронов и дырок в МДП (модели гауссовабеспорядка или дипольного стекла) предсказывают такую возможностьспустя определенное время после импульсной генерации носителей заряда.Это время согласно модели дипольного стекла достаточно мало ипрактически не зависит от величины  (энергии полного беспорядка) [107].В случае модели гауссова беспорядка это время может оказаться достаточнобольшим, особенно в полярных МДП (   0.1 эВ) при комнатной, а темболее при низких температурах.Однако недавно эта точка зрения была поставлена под сомнение всвете экспериментальных результатов, полученных при использованиирадиационно-индуцированного варианта ВПМ-1а.

Было показано, что41горизонтальное плато обусловлено влиянием приповерхностного дефектногослоя [89, 90].Для решения этого спорного вопроса можно воспользоватьсясравнением вида времяпролетных кривых для приповерхностной и объемнойгенерацииносителейраспространениезаряда.Подобныйприемполучилширокоев радиационной химии при изучении подвижностиэлектронов в органических жидкостях [114]. Если горизонтальное плато ABдействительносоответствуетквазиравновесномутранспорту,топрипереходе к объемному облучению оно должно принять вид наклоннойпрямой, показанной на рис. 2.9. Радиационно-индуцированный вариант ВПМпозволяет реализовать подобный переход путемувеличения энергииэлектронов пучка от 2-7 кэВ до 50 кэВ, когда в тонкой пленке режимгенерации изменяется от приповерхностного (собственно ВПМ) к объемному(ВПМ-2).

В настоящей работе подобный эксперимент выполнен дляполярного 30% ДЭГ:ПК, хорошо изученного в нашей лаборатории.Рис. 2.9. Времяпролетные кривые в режиме квазиравновесноготранспорта для приповерхностной (1) и однородной (2) генерации носителейзаряда. В интервале времени AB плато на кривой (1) горизонтально, а ходкривой (2) близок к наклонной прямой.42При выборе МДП было необходимо удовлетворить целому рядутребований. Во-первых, искомый МДП должен быть полярным с тем, чтобыдаже при комнатной температуре транспорт основных носителей зарядаостался неравновесным.

Для того чтобы убедиться в этом, необходимо иметьдостаточнуюинформацию,полученнуюсприменениемформализмадипольного беспорядка Борзенбергера-Бэсслера [49, 54-56]. Желательнотакже, чтобы для этого полимера были проведены расчеты методом МонтеКарло в рамках МГБ или МДС.И, конечно, должны быть зафиксированы случаи регистрациивремяпролетных кривых как с горизонтальным плато, так и без него.

Всемпоставленным условиям полностью удовлетворяет 30% ДЭГ:ПК.ПК, как и молекула ДЭГ, являются полярными соединениями(дипольные моменты элементарного звена полимера и допанта равны 1.0 и3.16 D соответственно [56]). Этот МДП подробно исследован как сприменением классического (оптического) метода времени пролета [56], таки радиационно-индуцированного варианта методики [89, 90, 99, 102]. Крометого, он широко исследован в литературе и для него проведенысоответствующие теоретические расчеты [24, 25, 115] (с применениеммодели дипольного стекла, для него единственного [107, 108]). Случаинаблюдения почти горизонтального плато хорошо документированы [25, 34],а для 50% ДЭГ:ПК сообщается о наблюдении идеального плато [24].

Врадиационно-индуцированном варианте методики подобное наблюдениепросто закономерно [90].Как это следует из наших предыдущих исследований, получениегоризонтального плато достигается сочетанием ряда условий эксперимента.Наилучшие результаты получаются при облучении образца со стороны,обращенной на воздух при поливе раствора на подложку (в дальнейшем,внешней стороны). Энергия электронов пучка подбирается увеличением отначального значения порядка 2 кэВ, когда ток на предпролетном участкекривой еще нарастает перед последующим спадом (так называемое43горбообразное плечо, cusp-англ.). На рис.

2.10 подобранное значение энергииэлектронов составило 4.6 кэВ.Рис. 2.10. Времяпролетные кривые в образце ПК+30% ДЭГ толщиной14 мкм, зарегистрированные методом ВПМ (1) и ВПМ-2 (2). Наклон кривой 2в точке A в семь раз больше, чем в точке B.

Электрическое поле 4  107 В/м,режим малого сигнала, постоянная времени измерения RC= 20 мкс [117].Из рис. 2.10 видно, что в интервале времен от 0.9 до 5.6 мс (ABна рисунке) переходной ток практически постоянен (кривая 1). Не меняяусловий облучения, энергия электронов была увеличена до 50 кэВ(переход к практически однородному облучению).

Теперь криваяпереходного тока кардинально изменила свой вид. Фактически кривая 2стала монотонно спадающей кривой, не имеющей ничего общего спрямой в интервале времени AB (сравни с кривой 2 на рис. 1). Наклонкривой 2 в точке A на рис. 2 в 7 раз круче, чем в точке B (согласно рис. 1он вообще не изменяется).44Выводы к главе 2.Для корректной интерпретации данных, получаемых с помощьюрадиационно-индуцированного метода времени пролета (ВПМ, ВПМ-2 иВПМ-1а) необходимо, чтобы в интересующей нас области временнаблюдениясуммарныйполимернойматрицымономолекулярноготок(взахватарадиационнойнашембылслучаебыэлектропроводностиПС)заметновприсутствиименьшетока,обусловленного движением дырок по системе молекул допанта.Экспериментальные данные полностью подтверждают выполнение этогоусловия.

Заметим, что в далекой послепролетной области вклад тока РЭполимерной матрицы может приблизиться к 1% от измеряемого тока ина это обстоятельство необходимо обращать внимание.Полученные в настоящей работе результаты по сравнениюкривых переходного тока, полученных в одних и тех же условиях дляприповерхностнойиобъемнойгенерацииносителейзаряда,дополнительно свидетельствуют в пользу того, что транспорт дырок в30% ДЭГ:ПК при комнатной температуре является неравновеснымнесмотря на то, что на кривых переходного тока с приповерхностнойгенерациейнаблюдаетсягоризонтальноеплато,традиционноиспользуемое как доказательство квазиравновесного транспорта.45ГЛАВА 3.

Расчетно-экспериментальные результаты и ихобсуждение.Внастоящейглавевыполнентеоретическийанализ полевойзависимости подвижности носителей заряда в МДП в условиях какклассическоговремяпролетногоэксперимента,такирадиационно-импульсной электропроводности с учетом неравновесности их транспорта.Кроме того, рассмотрены теоретические вопросы объемной рекомбинацииносителей заряда при их однородной ступенчатой генерации с учетомэффектов времени пролета.Теоретический анализ всех вышеупомянутых явлений основан начисленномрешенииуравнениймоделимногократногозахватаприсоответствующих начальных условиях (проблема граничных условийрешается в каждом конкретном случае отдельно). Рассматриваются наиболеераспространенные модели многократного захвата: с гауссовым (ММЗ-г) иэкспоненциальным(ММЗ-э)распределениемловушекпоэнергии.Использование концепции транспортного уровня позволило обосноватьвозможность корректного описания прыжкового транспорта носителейзаряда в МДП с использованием квазизонной модели многократного захвата[67, 89].

Характеристики

Список файлов диссертации