• A
  • A
  • A
  • АБB
  • АБB
  • АБB
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта
Версия для слабовидящихЛичный кабинет сотрудника ВШЭПоиск

Исследования транспорта носителей заряда в полимерах космической техники и солнечной энергетики

2019

Цель работы

На основании экспериментально-теоретических исследований установление механизма и  параметров радиационной и фотоиндуцированной проводимости в молекулярно допированных полимерах для разработки рекомендаций по их применению в космической технике,  и использованию для создания солнечных элементов.

Используемые методы

Разработан новый экспериментальный метод исследования транспортных свойств - расширенный метод измерения   электропроводности, индуцированной электронным излучением 3 - 50 кэВ, объединенный с времяпролетной методикой. Этот метод сводит к минимуму влияние электростатических разрядов при облучении образцов полимеров интенсивными пучками электронов.

Создана не имеющая аналогов программа численного расчета кривых переходного тока с использованием концепции транспортного уровня для гауссова распределения энергии прыжковых центров.

Разработан способ оценки подвижности и эффективности фотогенерации носителей заряда на основе метода зарядовой экстракции линейным увеличением напряжения (СELIV).

Эмпирическая база исследования

Получены параметры полуэмпирической модели Роуза – Фаулера - Вайсберга радиационной электропроводности для ряда полимеров космической техники.

Установлены параметры перовскитных солнечных элементов с дырочным транспортным слоем на основе комплекса полианилина и определена степень деградации устройств под действием радиационного излучения (электронов).

Результаты работы:

  • Исследованы процессы бимолекулярной рекомбинации носителей заряда в аморфных полимерных материалах.

  • Проведен теоретический анализ дрейфа и диффузии носителей заряда в тонких слоях органических кристаллов.

  • Развит механизм радиационной электропроводности  полимерных и других органических диэлектриков на основе  полуэмпирической модели Роуза – Фаулера – Вайсберга.

  • Для ряда полимеров космической техники выполнены экспериментальные исследования по определению параметров радиационной электропроводности в соответствии с разработанным механизмом переноса зарядовых носителей.

  • ·Проведены исследования транспорта носителей в солнечных элементах, включающих в качестве  фотоактивного материала металлорганические соединения со структурой перовскита. Установлены параметры этих солнечных элементов и определена степень деградации устройств под действием радиационного излучения (электронов).

  • Выполнены исследования транспорта носителей заряда и внутренней электризации пластиковых корпусов электронных устройств космических аппаратов. Выявлены условия, при которых возникают электростатические разряды и даны рекомендации п их исключению.

  • Проведено компьютерное моделирование и экспериментальное исследование характеристик типовых радиотехнических устройств, использующих композитные полимерные диэлектрики с контролируемой проводимостью, обеспечивающие отсутствие электростатических разрядов. Показано, что увеличение удельной объемной проводимости материала печатной платы до 2·10-7 Ом-1·м-1 практически не изменяет основных рабочих характеристик гетеродина: частоты и амплитуды выходного напряжения в диапазоне частот 9 – 37 мГц.

  • Показана возможность эффективного использования композитных диэлектриков с контролируемой повышенной проводимостью в радиоэлектронных устройствах космического применения для предотвращения возникновения электростатических разрядов, приводящих к их отказам в работе.

  • В рамках исследования физических свойств перспективных диэлектрических и сверхпроводящих материалов, функционирующих в экстремальных условиях проанализирована структура, форма и размер ферронов, возникающих в антиферромагнитных (AFM), зарядово-упорядоченных (CO)  и орбитально-упорядоченных (OO) матрицах в трёхмерных и слоистых (квази-двумерных) магнитных системах. Построена теория фазово-расслоенного состояния для систем с неидеальным нестингом (таких как слабые магнетики, включая хром и его сплавы, железосодержащие сверхпроводники и двухслойный графен), а также для систем со спиновыми переходами из низко-спиновых в высоко-спиновые состояния (таких как, например, кобальтиты).

Степень внедрения, рекомендации по внедрению или итоги внедрения результатов НИР

  • Даны рекомендации по внедрению композитных диэлектриков с контролируемой повышенной проводимостью в радиоэлектронных устройствах космического применения для предотвращения возникновения электростатических разрядов, приводящих к их отказам в работе.

  • Даны рекомендации по внедрению перовскитных солнечных элементов с дырочным транспортным слоем на основе комплекса полианилина.

Публикации по проекту:


Val’kov V., Kagan M., Aksenov S. Fano effect in Aharonov–Bohm ring with topologically superconducting bridge // Journal of Physics Condensed Matter. 2019. Vol. 31. P. 1-11. doi
V.S. Saenko, A.P. Tyutnev, M.A. Afanasyeva, A.E. Abrameshin Spacecraft Internal Charging Simulation of the Electronics Device Plastic Cases // IEEE Transactions on Plasma Science. 2019. Vol. 47. No. 8. P. 3648-3652. doi
Nikerov D., Korolev N., Nikitenko V., A.P. Tyutnev Theoretical analysis of the drift and diffusion of charge carriers in thin layers of organic crystals // Chemical Physics. 2019. Vol. 517. P. 1-5. doi
Konstantinov, U., Pozhidaev, E., Tumkovskiy S. Investigation of Electrostatic Discharge Effect on High-power Mosfet-Transistors Considering the Influence of PCB, in: 2019 International Seminar on Electron Devices Design and Production (SED).: IEEE, 2019. С. 1-4. 
Кульгина А. К., Шарова Д. С., Vostrikov A. V., Prokofyeva E. N. Development of software module for the analysis of electrical circuits, in: 2019 International Seminar on Electron Devices Design and Production (SED).: IEEE, 2019. С. 1-4.