ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ ПРОВОДИМОСТИ ТОНКИХ ПЛЕНОК ПДФ

«ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ ПРОВОДИМОСТИ ТОНКИХ ПЛЕНОК ПДФ ЧЕТЫРЕХЗОНДОВЫМ МЕТОДОМ» Выполнила: Хабибуллина А. Ф. Научный руководитель: к. ф. -м. н. , доцент Гадиев Р. М.

Актуальность: До сих пор нет результатов измерения электропроводности тонких пленок полимеров с тонкими каналами проводимости четырехзондовым методом. Это обусловлено сложностью попадания двух контактов в один тонкий канал, поэтому исследование электропроводности пленок полидифениленфталида (ПДФ) четырехзондовым методом является очень актуальным. 2

Цель работы: Оценить проводимость полимера (ПДФ), в широком диапазоне температур от 6 до 300 К четырехзондовым методом. 3

Задачи: 1) Изготовить образцы вертикальной структуры; 2) Провести обзор научной литературы; 3) Провести измерения четырехзондовым и двухзондовым методами; 4) Обработать полученные результаты и сделать выводы. 4

Объекты исследования: Объектом исследования является полимер из класса полиариленфталидов полидифениленфталид (ПДФ). Рис. 1. Трехмерное изображение полидифениленфталида. 5

Образцы: Образцы имеют вертикальную структуру, состоящую из трех слоев полимера и четырех электродов. Толщина образца 1600 нм (1, 6 мкм). Рис. 2. Структура образца: 1 подложка, 2 - электрод, 3 - полимер. 6

Образцы: Рис. 3. Фотография образца. Рис. 4. АСМ изображение среднего слоя образца. 7

Метод исследования: Четырехзондовый метод исследования. Рис. 5. Схема измерительной установки: 1 - Keithley 2400, 2 – креостат, 3 - компрессор с хладогеном (Hl- 4 E), 4 - высоковакуумный насос (Hi- CUBE), 5 - температурный контроллер (Lake Shore 335). 8

Результаты измерений: На графике приведена кривая зависимости проводимости от температуры. На графике видно, что при увеличении температуры проводимость тоже увеличивается. Рис. 6. Кривая зависимости проводимости средней пленки от температуры, полученная четырехзондовым методом. 9

Результаты измерений: Для того, что бы оценить отличия, четырехзондового метода и двухзондового метода, были так же измерены вольт-амперные характеристики (ВАХ) средней пленки в широком диапазоне температур. Измеренные ВАХ представлены на рисунке 7, все кривые имеют нелинейный характер. Видно, что с повышением температуры, величина тока протекающего через пленку растет. Рис. 7. Вольт - амперная характеристика образца в широком диапазоне температур. 10

Результаты измерений: Рис. 8. Зависимость логарифма проводимости от обратной температуры, полученная четырехзондовым методом. Рис. 9. Зависимость ln(S) от обратной температуры 1000/T при нескольких значениях приложенного напряжения, полученная двухзондовым методом. 11

Заключение: Полученные различия в температурных зависимостях проводимости измеренных четырехзондовым и двухзондовыми методами, обусловлено тем, что при измерениях четырехзондовым методом, мы исключаем вклад металл-полимер. Свойства контактов металлполимер, так же сильно зависят от температуры и могут вносить существенный вклад в итоговый результат измерений, а так же определять физические свойства всей системы. 12

Выводы: 1) Отработана методика изготовления экспериментальных структур; 2) Впервые измерено сопротивление средней полимерной пленки четырехзондовым методом; 3) Проведено сопоставления результатов измерения четырехзондовым и двухзондовым методами; 4) Установлено, что с увеличением температуры проводимость полимерной пленки увеличивается. 13

Апробация: Р. М. Гадиев, А. Ф. Хабибуллина, Р. М. Кичкимбаев, Импедансная спектроскопия тонких пленок полидифениленфталида, «Ученые записки БГПУ им. М. Акмуллы» , 2014. 14

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ! 15