ФБГУН Институт физики молекул и кристаллов Уфимского научного

ФБГУН Институт физики молекул и кристаллов Уфимского научного центра РАН Лаборатория физики полимеров Применение тонких пленок наноструктурных полимеров для диагностики фазовых превращений в металлах Набиуллин Ильсур Рашитович

Идеализированная зонная диаграмма контакта металл-полимер в случае когда φм >φp. Е 0 – уровень вакуума, ЕF – уровень Ферми, φм – работа выхода металла, φp – работа выхода полимера, χ – сродство к электрону полимера, Ес и Еv – дно зоны проводимости и потолок валентной зоны полимера соответственно, Δφ – потенциальный барьер.

Полидифениленфталид C n O C O Химическая формула (слева) и его мономерное звено в трехмерной оптимизированной геометрии (справа). o Ширина запрещенной зоны -4. 2 э. В o. Работа выхода 4, 2 э. В o. Электронное сродство-2 э. В o Температура размягчения – 690 К o Длина мономерного звена ~11 А

Влияние магнитного фазового перехода: Cr (монокристалл и поликристалл), Gd. Co 2

Структура образца

Температурная зависимость тока от расстояния удаления легкоплавкой навески (In, Tmelt – 429 K). Приложенное напряжение 5 В. Толщина пленки ≈ 1μm

Температурная зависимость тока от расстояния удаления легкоплавкой навески (Сплав Вуда, Tmelt – 341 K). Приложенное напряжение 5 В. Толщина пленки ≈ 1μm

Исследование поведения потенциального барьера на границе металл - полимер

Для определения высоты потенциального барьера до температуры плавления индия был использован метод энергии активации. Преимущество данного метода заключается в том, что при расчете нет необходимости точно знать значение площади контакта. В этом случае плотность тока термоэлектронной эмиссии с учетом понижения барьера за счет приложенного внешнего поля задается уравнением следующего вида: где j – плотность тока насыщения, T – температура, Ae·A* – произведение площади электрически активной области (Ae) на постоянную Ричардсона (A*), q – заряд электрона, φb – высота потенциального барьера, Vf - внешнее приложенное поле, k – постоянная Больцмана.

ВАХ структуры индий – полимер – медь в координатах lg(I)U 1/2 при температурах 1 – 373 K, 2 – 413 K, а так же температурная зависимость величины ln(I/T 2). φb≈0. 39 e. V.

Семейство ВАХ при различных температурах. Скорость нагрева 0, 5°/min

ВАХ структуры индий – полимер – медь в координатах lg(I)U 1/2 при температурах 1 – 373 K, 2 – 413 K, 3 – 443 K, 4 – 473 K а так же температурная зависимость величины ln(I/T 2) φb 1≈0. 39 e. V и φb 2≈0. 57 e. V Δφ≈0, 18 e. V

Идеализированная зонная диаграмма контакта металл-полимер в случае когда φм >φp. Е 0 – уровень вакуума, ЕF – уровень Ферми, φм – работа выхода металла, φp – работа выхода полимера, χ – сродство к электрону полимера, Ес и Еv – дно зоны проводимости и потолок валентной зоны полимера соответственно, Δφ – потенциальный барьер.

ВАХ структуры индий – полимер – медь в двойных логарифмических координатах

Температурная зависимость омического тока структуры индий – полимер – медь.

Идеализированная зонная диаграмма контакта металл-полимер в случае когда φм >φp. Е 0 – уровень вакуума, ЕF – уровень Ферми, φм – работа выхода металла, φp – работа выхода полимера, χ – сродство к электрону полимера, Ес и Еv – дно зоны проводимости и потолок валентной зоны полимера соответственно, Δφ – потенциальный барьер.

• Таким образом в работе показано: • Возможность реализации высокопроводящего состояния (ВПС) в тонких пленках ПДФ, в результате фазового перехода 1 -го и 2 -го рода, происходящем в одном из металлических электродов. • Возможность реализации ВПС в случае, когда металл, в котором происходит фазовый переход, и полимерная пленка пространственно разделены • Анализ ВАХ показал, что барьер на границе металл/полимер определяется отношением работы выхода металла и работы выхода полимера • Измеренные ВАХ хорошо описываются в рамках модели токов ограниченных пространственным зарядом. Глубина залегания ловушек, определенная из анализа ВАХ, дает значение ≈2, 2 e. V ниже дна зоны проводимости полидифениленфталида.

Спасибо за внимание!

Цель работы • Исследовать эффект переключения в полимерной пленке, индуцированного в таких условиях, при которых область внешнего воздействия и область изменения электропроводности в полимерной пленке пространственно разделены.

Структура экспериментального образца 1 – стеклянная подложка; 2 – нижний медный электрод; 3 – полимерная пленка; 4 – верхний пассивный медный слой; 5 – навеска легкоплавкого металла.

Экспериментальная ячейка 1 – корпус ячейки; 2 – экспериментальный образец; 3 – изоляция термостолика; 4 – термостолик; 5 – термопара; 6 – спираль нагревателя; 7 – хладопровод.

Блок – схема экспериментальной установки