• A
  • A
  • A
  • АБВ
  • АБВ
  • АБВ
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта

Температурная и полевая зависимость нестационарной подвижности носителей заряда в молекулярно допированных полимерах

Приоритетные направления развития: инженерные науки
2016

Цель работы: на основании экспериментально-теоретических исследований установить действительную природу температурной и полевой зависимости подвижности носителей заряда в молекулярно допированных полимерах (МДП) с учетом нестационарности процессов переноса и адаптировать полученные результаты к материаловедческим аспектам создания материалов космической техники с требуемыми параметрами.

Используемые методы:

В работе использованы два класса методов. Во-первых экспериментальные методы определения подвижности носителей заряда в полимерах основанные на импульсной генерации носителей заряда в требуемой зоне образца с помощью импульсов ускоренных электронов с требуемой энергией:

  • радиационно-индуцированный метод времени пролета применительно к области сверхвысоких полей, близких к электрической прочности МДП;
  • оригинальная (защищенная рядом патентов), единственная в мире методика изучения электронного транспорта и электризации полимерных пленок на базе электронно-лучевого агрегата ЭЛА-50/5, созданная и работающая в Учебно-исследовательской лаборатории функциональной безопасности космических аппаратов и систем МИЭМ НИУ ВШЭ (УИЛ ФБКА и С);

Во-вторых расчетные методы основанные на квазизонной модели Роуза-Фаулера-Вайсберга и представляющие собой  современные физико-математические методы моделирования транспорта носителей заряда в неупорядоченных твердых телах.

Эмпирическая база исследования:

  • проведение экспериментальных исследований по зависимости подвижности носителей заряда в МДП от приложенного электрического поля с использованием усовершенствованной методологии, основанной на радиационно-индуцированном варианте времяпролетной методики;
  • проведение численных расчетов на базе разработанной нами программы численного анализа неравновесного транспорта носителей заряда, используя для этой цели модель многократного захвата с гауссовым распределением ловушек по энергии.

Результаты работы:

а) в области теории: разработка теории температурной и полевой зависимости подвижности в условиях неравновесного транспорта носителей заряда в МДП.

б) в развитии методологии: выдача рекомендаций по корректной постановке времяпролетного эксперимента в условиях неравновесного транспорта носителей заряда в МДП с применением всех трех вариантов радиационно-индуцированного метода времени пролета.

в) в получении новых эмпирических знаний: углубленное понимание влияния нестационарности процесса на определение параметров теоретических моделей.

Степень внедрения, рекомендации по внедрению или итоги внедрения результатов НИР

Рекомендации по внедрению результатов работы

Подвижность носителей заряда в полимерах наряду с радиационной электропроводностью полимеров характеризует способность полимера противостоять накоплению объемных зарядов при облучении полимеров заряженными частицами, в нашем случае - электронами. Чем выше подвижность носителей заряда в полимерах, тем выше его радиационная электропроводность, тем меньше время максвелловской релаксации зарядов в этом полимере и тем ниже его электризуемость. Для полимеров космического применения электризуемость это один из важнейших параметров полимера, по которому оценивается возможность применения этого полимера в качестве материала бортовой радиоэлектронной аппаратуры космического аппарата.

В настоящей работе показано, что введение в полимерную матрицу молекулярных добавок с определенной энергией ионизации и необходимой величиной сродства к электрону приводит к весьма значительному (на несколько порядков величины) возрастанию подвижности носителей заряда и соответственно радиационной электропроводности такого молекулярно допированного полимера. Проведено изучение влияния концентрации молекулярной добавки на подвижность и электропроводность этого полимера и показаны пути создания материалов космической техники обладающих пониженной электризуемостью и способных противостоять накоплению объемных зарядов до опасного уровня, достаточного для возникновения электростатических разрядов.

Полученные результаты рекомендуется использовать при проектировании ракетно-космической техники и бортовой радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов для её защиты от воздействия электростатических разрядов.

Публикации по проекту:


Alexander I., Kozhevnikov Anatolij, Tumkovskiy Sergej. Methods of Slew Rate Verification of Operational Amplifier Macro Model, in: 2016 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON). Proceedings. M. : HSE, 2016. P. 1-4. doi
A.P. Tyutnev, A.V. Nikerov, D.D. Smirnov, S.R. Tumkovskiy. Universality of Charge-Carrier Transport in Molecularly Doped Polymers / Пер. с рус. // Polymer Science - Series A. 2016. Vol. 58. No. 2. P. 276-282. doi
Р.Ш. Ихсанов, М.А. Афанасьева, В.С. Саенко, А.П. Тютнев Экспериментальные и теоретические исследования радиационно-индуцированной проводимости полимеров, используемых в электровакуумной термоизоляции космических аппаратов // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. 2016. Т. 2. С. 26-31.
Mayakova O., Vostrikov A. V., Aleynikov A., Polesskiy S. Analysis of the failure rate assessment models of the radiofrequency cords, in: 2016 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON). Proceedings. M. : HSE, 2016. doi
A. P. Tyutnev, V.S. Saenko, A.E. Abrameshin. The Nature of the Field Dependence of Drift Mobility in Molecularly Doped Polymers / Пер. с рус. // Polymer Science - Series A. 2016. Vol. 58. No. 5. P. 818-824. doi
Безродных И. П., Тютнев А. П., Семёнов В. Т. Радиационные эффекты в космосе / Отв. ред.: А. П. Тютнев. Ч. 2: Воздействие космической радиации на электротехнические материалы. М. : АО «Корпорация «ВНИИЭМ», 2016.

См. также

Ключевые слова