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

Исследование механизма и параметров транспорта носителей заряда в молекулярно допированных полимерах

Приоритетные направления развития: инженерные науки
2017

Цель работы: на основании экспериментально-теоретических исследований установить истинный механизм и  параметры транспорта  носителей заряда в молекулярно допированных полимерах (МДП) и получить ответ на вопрос: транспорт носителей заряда в молекулярно допированных полимерах является нормальным (гауссовым) или дисперсионным или какова степень проявления того или другого типа транспорта в каждом конкретном случае.

Используемые методы:

В ходе выполнения работы используются следующие методы теоретического анализа:

  • современные физико-математические методы моделирования транспорта носителей заряда в неупорядоченных твердых телах, в том числе разработанная нами ранее в исследованиях по заданию ЦФИ НИУ ВШЭ модель многократного захвата с гауссовым распределением ловушек по энергии;
  • радиационно-индуцированный метод времени пролета применительно к области сверхвысоких полей, близких к электрической прочности молекулярно допированных полимеров;
  • методика численных расчетов на базе разработанной нами программы численного анализа неравновесного транспорта носителей заряда с использованием для этой цели модели многократного захвата с гауссовым распределением ловушек по энергии.

Эмпирическая база исследования:

Для подтверждения адекватности предложенных физико-математических моделей транспорта носителей заряда в неупорядоченных твердых телах используется универсальная экспериментальная методика изучения электронного транспорта и электризации полимерных пленок на базе электронной установки ЭЛА-50, созданная и работающая в учебно-исследовательской лаборатории «Функциональная безопасность космических аппаратов и систем».

Результаты работы:

а) в области теории: даны теоретические основы для создания методики определения типа транспорта носителей заряда в МДП, которые послужат основой создания прецизионных полимерных изделий микро и нано электроники.

б) в развитии методологии: группа сотрудников УИЛ ФБКАиС работает по тематике, близкой к заявленной в проекте, с 1982 г. За это время выполнены обширные исследования по радиационной электропроводности ряда чистых и технических полимеров и на базе этих данных создана полуэмпирическая модель Роуза-Фаулера-Вайсберга с экспоненциальным распределением ловушек по энергии. Предложенная модель широко использована для оценки электризации внешних покрытий космических аппаратов и сведения  к минимуму вероятности возникновения электростатических разрядов во время геомагнитных суббурь на геостационарной орбите. С 2000 г. нами начаты исследования транспорта дырок в полярном МДП (поликарбонате, допированном 30 мас.% ароматического гидразона). Именно в это время мы применили электронную пушку ЭЛА-50/5 для проведения этих исследований. Новая методология получила окончательное оформление к 2009 г., когда по результатам, полученным с ее помощью, была предложена модель двухслойного диэлектрика, позволившая объяснить факт образования плато на времяпролетных кривых в условиях реализации в МДП нестационарного транспорта.

Параллельно с экспериментальными исследованиями проводилась разработка программ численного счета, необходимых для анализа времяпролетных кривых с целью определения параметров, фигурирующих в физико-математической модели транспорта того или иного МДП.   

в) в получении новых эмпирических знаний: в настоящее время вакуумную камеру установки мы снабдили веб-камерой, которая позволяет визуализировать и записывать видеоинформацию при проведении времяпролетных экспериментов.

г) результаты интеллектуальной деятельности: в ходе выполнения настоящей работы получены три свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ.

Степень внедрения, рекомендации по внедрению или итоги внедрения результатов НИР

Рекомендации по внедрению. Планируется применение выполненной НИР в ракетно-космической технике и бортовой аппаратуре. Полученные результаты будут использоваться для расчета величин помеховых сигналов, возникающих вследствие электростатических разрядов в результате электризации диэлектрических материалов космических аппаратов, и приводящих к выходу из строя бортовой радиоэлектронной аппаратуры.

Также планируется на основе разработанной методики определения типа транспорта носителей заряда в МДП выработать подход к созданию прецизионных полимерных изделий микро и нано электроники.

Публикации по проекту:


Kagan M.Yu., Val’kov V., Aksenov S. Effects of anisotropy and Coulomb interactions on quantum transport in a quadruple quantum-dot structure // Physical Review B: Condensed Matter and Materials Physics. 2017. Vol. 95. No. 035411. P. 1-11. doi
M.Yu. Kagan, Val'kov V., Aksenov S. Coulomb interactions-induced perfect spin-filtering effect in a quadruple quantum-dot cell // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2017. Vol. 440. P. 15-18. doi
Рахманов А., Kugel K., Kagan M., Рожков А., Сбойчаков А. Inhomogeneous electron states in the systems with imperfect nesting / Пер. с рус. // JETP Letters. 2017. Vol. 105. No. 12. P. 806-817. doi
A.P. Tyutnev, V.S. Saenko, Aleshkevich A., M. A. Afanasyeva. The Nature of Plateau on Time-of-Flight Curves in Molecularly Doped Polymers // Polymer Science - Series A. 2017. Vol. 59. No. 4. P. 575-578. doi

См. также

Ключевые слова