немає діелектричних прошарків.
2.6 Механізм електропровідності
Пояснення процесів переносу струму в органічних напівпровідниках, і особливо в полімерах, мабуть, найбільш серйозна проблема, що виникає при вивченні цих цікавих речовин. Тут слід розрізняти два питання: по-перше, як зароджуються носії струму і, по-друге, яким чином вони переміщаються в обсязі твердого тіла. Механізм виникнення носіїв в сполучених системах не викликає особливих труднощів для розуміння. Зародження носіїв струму повинно досить легко відбуватися на ділянках полімеру з високим ступенем сполучення, оскільки із зростанням числа зв'язаних зв'язків знижується внутрішньомолекулярний бар'єр для перекидання електрона на вільні рівні молекули і. отже, слабшає збудження електрона при переході в квазісвободное провідний стан всередині молекули. Дійсно, дослідами з вимірювання провідності на змінному струмі показано, що енергія зародження носіїв всередині області сполучення близька до нулю і вже у всякому разі значно менше енергії міжмолекулярних переходів.
Набагато складніше питання про механізм переміщення носіїв заряду між сполученими молекулами або областями сполучення, оскільки саме цією стадією лімітується сумарний процес електропровідності в усьому обсязі полімеру. У будь-якому пропонованому механізмі повинен враховуватися ряд встановлених зараз особливостей, які незвичайні не тільки для органічних речовин, але і для більшості добре вивчених неорганічних напівпровідників. Розглянемо найважливіші з таких особливостей.
Електронна неоднорідність . Вимірювання різними методами (дослідження на змінному струмі; вивчення шумів струму, впливу адсорбції йоду і повітря тощо) дозволили дійти висновку про мікрогетерогенності структури напівпровідникових полімерів, тобто про те, що всі полімери складаються з окремих добре провідних областей (по всіх ймовірності, сильно сполучених або конденсованих ділянок), розділених погано провідними діелектричними ділянками, очевидно з неврегульованою структурою полімерних молекул.
Характер оборотною температурної залежності термо-ерс. У більшості випадків коефіцієнт термо-ерс О± або майже не залежить від температури, або росте при нагріванні. Це означає, що температурна залежність О± так само як температурна залежність Пѓ визначається зміною рухливості носіїв при їх постійної концентрації, так як при такому механізмі теорія пророкує слабкий (логарифмічний) зростання О± зі збільшенням температури:
, (2.4)
де А - константа, що залежить від механізму розсіювання електронів; і n - ефективна маса і концентрація носіїв струму; та h - постійні Больцмана і Планка; Т-абсолютна температура. Такі провідники називають виродженими. p> У випадку, коли зміна значень О± і Пѓ в залежності від температури обумовлено головним чином ростом концентрації носіїв (невироджені провідники), О± буде згідно теорії падати з ростом температури пропорційно величині 1/T:
. (2.5)
Для деяких полімерів виявлено зниження О± з температурою, проте і в цих випадках зазвичай має місце зниження недостатньо сильне для того, щоб його можна було віднести за рахунок визначального впливу концентрації носіїв.
Дуже мала рухливість носіїв заряду. Спроби виміряти рухливість носіїв у полімерах за допомогою ефекту Холла виявлялися, як правило, невдалими. Це означає, що рухливість носіїв не перевищує 0.005-0.01 см/в В· сек. Лише в декількох випадках такі вимірювання дали позитивні результати: наприклад, для одного з поліацепхінонних радикалів було отримано дуже мале значення рухливості: u = 0.04 см 2 /у В· сек, а для комплексу полівінілкарбазола з йодом u = 0,4 см 2 /в В· сек. У поліфталоціаніне міді виявилася несподівано висока рухливість u = 2.5 10 см2/в В· сек., Однак відтворити вимір ефекту Холла не вдалося, а рухливість, певна по впливу адсорбції кисню на електропровідність, виявилася набагато меншою порядку 10 2 см 2 /в В· сек. Настільки малим значенням рухливості відповідає концентрація носіїв струму в полімерах не більше 10 12 -10 17 в 1 см 3 .
Тільки тоді, коли, мабуть, усувається вплив діелектричних прошарків (Наприклад, в результаті термообробки полімеру), можливо виявити більше високу рухливість: від одиниць до 100 см 2 /в В· сек. p> При вивченні полімерних напівпровідників виникає ряд питань: яка природа електропровідності, чим пояснюється низька рухливість носіїв струму, природа фотопровідності та ін
Сучасне подання електропровідності неорганічних напівпровідників базується на зонної теорії. p> Дли полімерних напівпровідників обговорюються Перескокова, тунельний і зонний механізми провідності.
Зонний механізм передбачає міжмолекулярні електронні взаємодії, що призводять до виникненню спільною для всього об'єму полімеру зони провідності, в...
