Глава 3. Результаты и выводы

Для определения проводимости полимерной пленки в высокопроводящем состоянии, были изготовлены образцы вертикальной структуры. В качестве полимера был использован полидифениленфталид, а в качестве металлических электродов использовались напыленные тонкие пленки алюминия. Измерения проводились стандартным четырехзондовым методом в широком диапазоне температур от 6 до 300 К. Поскольку в высокопроводящем состоянии находилась лишь средняя полимерная пленка, необходимо было подобрать такой режим работы источника измерителя, чтобы с одной стороны обеспечить протекание через всю структуру постоянного тока достаточного номинала, что в свою очередь требовало обеспечения такого соотношения сопротивлений средней пленки и сопротивлением всей структуры, что бы разность потенциалов между внешними электродами не превышала пределы источника. А разность потенциалов, снимаемая измерителем, в свою очередь превышала предел измерения.

На рисунке 12 представлена зависимость падения напряжения между средними электродами от температуры, как видно из графика напряжение уменьшается при увеличении температуры. Измерения, проведенные при различных температурах необходимы для определения механизмов проводимости внутри полимерной пленки.

Рис. 12. Кривая зависимости падения напряжения между средними электродами от температуры.

На графике видно, что при увеличении температуры проводимость средней пленки увеличивается.

Рис. 13. Кривая зависимости проводимости средней пленки от температуры, полученная четырехзондовым методом.

На основе полученных данных была построена кривая зависимости логарифма проводимости ln(S) от обратной температуры (1000/T) (рисунок 14).

Рис. 14. Зависимость логарифма проводимости от обратной температуры, полученная четырехзондовым методом.

Как видно из графика зависимость проводимости от обратной температуры имеет экспоненциальный характер, поэтому в координатах ln(S) – 1000/T, все точки лежат на одной прямой. Такой характер зависимости говорит о том, что во всем диапазоне температур в пленке работает только один механизм транспорта носителей заряда.

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 15, все кривые имеют нелинейный характер. Видно, что с повышением температуры, величина тока протекающего через пленку растет.

Рис. 15. Вольт - амперная характеристика образца в широком диапазоне температур.

На основе ВАХ, были рассчитаны значения проводимости пленки, при различных напряжениях и температурах. На основе полученных данных были построены графики зависимости проводимости средней пленки от температуры для трех различных значений напряжения (рис. 16).

Рис. 16. Зависимость проводимости от температуры при нескольких значениях приложенного напряжения, полученная двухзондовым методом.

Графики зависимости проводимости от температуры кардинально отличаются от кривой зависимости проводимости от температуры измеренного четырехзондовым методом. В случае двухзондового метода четко видно, что проводимость практически не зависит от температуры, в диапазоне от 6К до 200 К, после чего начинается резкий рост проводимости. В случае четырехзондового метода резкий рост проводимости наблюдается в диапазоне низких температур от 6 до 100 К, дальнейшее повышение температуры, не приводит к значительному изменению проводимости.

На основе измеренных ВАХ были построены зависимости проводимости полимерной пленки от обратной температуры (зависимость ln (S) от 1000/Т) (рис. 17).

Рис. 17. Зависимость ln(S) от обратной температуры 1000/T при нескольких значениях приложенного напряжения, полученная двухзондовым методом.

Зависимости проводимости от обратной температуры носят экспоненциальный характер с разными энергиями активации на различных участках. Один – при низких температурах (от 6 до 150 К); второй – при высоких температурах (от 150 К до 300 К).

Полученный результат хорошо согласуется с литературными данными [42]. Согласно этой статье, при высоких температурах в качестве основной составляющей тока выступает ток, связанный с термоэлектронной эмиссией Шотки. При низких температурах основным механизмом является туннельная эмиссия облегченная полем.