Preview

Российские нанотехнологии

Расширенный поиск

ВЛИЯНИЕ СОДЕРЖАНИЯ НАПОЛНИТЕЛЯ НА МОРФОЛОГИЮ И СВОЙСТВА ПЛЕНОК НАНОКОМПОЗИТОВ ППК-SN

Полный текст:

Аннотация

Исследовано влияние содержания наполнителя на спектры оптического поглощения, электропроводность и морфологию поверхности тонких пленок нанокомпозитов поли-п-ксилилен — олово (ППК-Sn). Синтез пленок проводили в вакууме методом криохимического синтеза на подложках из полированного кварца, ситала и кремния. После завершения синтеза образцы некоторое время до измерений находились на воздухе. При увеличении содержания наполнителя обнаружено немонотонное изменение морфологии поверхности пленок (методом атомно-силовой микроскопии) и спектров поглощения. Анализ спектров показал, что при концентрации наполнителя С ≤ 9 об.% олово в композите находится в окисленном состоянии SnO2, а при С = 12 об.% — в металлическом.  С увеличением С от 4 до 12 об.%. наблюдается возрастание проводимости нанокомпозитов более чем на 7 десятичных порядков c резким изменением в области С ≈ 9–12 об.%. Проводимость пленки из наночастиц (С = 100 об.%) оказалась низкой и сопоставимой со значением для композитов с С = 4–5 об.%. С понижением температуры от 300 до 15 К сопротивление образца с С = 12 об.% уменьшалось, а для всех других образцов — возрастало по активационному закону. Энергия активации при увеличении концентрации наполнителя до 9 об.% уменьшалась, а для образца с С = 100 об.% — увеличилась почти на порядок. Наиболее значительные изменения свойств и морфологии поверхности нанокомпозитов наблюдаются при концентрации ~9 об. %, которая, по-видимому, является порогом перколяции.

Об авторах

С. А. Завьялов
Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»
Россия

123182, Москва, пл. Академика Курчатова, 1



Е. П. Криничная
Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля Российской академии наук
Россия

119334, Москва, ул. Косыгина, 4



И. В. Клименко
Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля Российской академии наук
Россия

119334, Москва, ул. Косыгина, 4



Т. С. Журавлева
Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля Российской академии наук
Россия

119334, Москва, ул. Косыгина, 4



Список литературы

1. Чвалун С.Н. Полимерные нанокомпозиты // Природа. 2000. № 7. С. 53–66.

2. Трахтенберг Л.И., Герасимов Г.Н., Григорьев Е.И. Нанокластеры металлов и полупроводников в полимерных матрицах: синтез, структура и физико-химические свойства // Журн. физ. химии. 1999. Т. 73. № 2. С. 264–276.

3. Гусев А.В., Маилян К.А., Пебалк А.В., Рыжиков И.А., Чвалун С.Н. Перспективы применения наноструктурированных полимерных и нанокомпозитных пленок на основе поли-п-ксилилена для микро-, опто- и наноэлектроники // Радиотехника и электроника. 2009. Т. 54. №7. С. 875–886.

4. Завьялов С.А., Схоунман Й., Пивкина А.Н., Гайнутдинов Р.В. Структура и свойства гибридных тонкопленочных нанокомпозитов металл-полипараксилилен // Хим. физика. 2007. Т. 26. №4. С. 81–87.

5. Герасимов Г.Н., Николаева Е.В., Смирнова Е.И., Сочилин В.А., Трахтенберг Л.И. Влияние концентрации металла и структуры матрицы на формирование наночастиц серебра при криохимическом синтезе полимерных композитов // Докл. РАН. 2001. Т. 380. № 2. С. 213–216.

6. Zavyalov S.A., Timofeev А.А., Pivkina A.N., Schoonman J. Metal-polymer nanocomposites: formation and properties near percolation threshold // In Nanostructured materials: selected synthesis methods, properties and applications. Eds. Knauth P., Schoonman J. Kluwer Academic Publishers, Boston—Dordrecht—London 2002. P. 97–112.

7. Streltsov D.R., Mailyan K.A., Gusev A.V., Ryzhikov I.A., Erina N.A., Su C., Pebalk A.V., Ozerin S.A., Chvalun S.N. Electrical properties, structure, and surface morphology of poly(p-xylylene) — silver nanocomposites synthesized by lowtemperature vapor deposition polymerization // Appl. Phys. A. 2013. V. 110. P. 413–422.

8. Озерин С.А., Завьялов С.А., Чвалун С.Н. Синтез, структура и свойства металлополимерных нанокомпозитов на основе серебра и поли-n- ксилилена // Высокомолек. соед. А. 2001. T. 43. № 11. C. 1993–2000.

9. Zavyalov S.A., Pivkina A.N., Schoonman J. Formation and characterization of metal-polymer nanostructured composites // Solid State Ionics. 2002. V. 147. № 3–4. P. 415–419.

10. Завьялов. С.А., Схоунман Й., Голубева Е.Н., Лобанов А.В., Пивкина А.Н., Гайнутдинов Р.В. Структура тонкопленочных фотоэлектродных нанокомпозитов на основе матрицы из поли-п-ксилилена // Российские нанотехнологии. 2007. Т. 2. № 3–4. С. 101–108.

11. Нурмухаметов Р.Н., Дядюшкина С.Н., Маилян К.А., Сергеев А.М., Пебалк А.В., Кардаш И.Е. О природе центров поглощения и люминесценции в пленке поли-п-ксилилена // Высокомолек. соед. А. 1991. Т. 33. № 7. С. 1525–1529.

12. Henglein A., Giersig M. Radiolytic formation of colloidal tin and tin-gold particles in aqueous solution // J. Phys. Chem. 1994. V. 98. № 28. Р. 6931–6935.

13. Domashevskaya E.P., Ryabtsev S.V., Yurakov Yu.A., Chuvenkova O.A., Kashkarov V.M., Turushchev S.Yu., Kushev S.B., Lukin A.N. SnOx obtaining by thermal oxidation of nanoscale tin films in the air and its characterization // Thin Solid Films. 2007. V. 515. № 16. P. 6350–6355.

14. Берсирова О.Л., Брук Л.И., Дикусар А.И., Караман М.И., Сидельникова С.П., Симашкевич А.В, Шербан Д.А., Японцева Ю.С. Тонкие пленки оксидов титана и олова и полупроводниковые структуры на их основе, полученные пиролитической пульверизацией: изготовление, характеризация и коррозионные свойства // Электронная обработка материалов. 2007. № 6. С. 40–49.

15. Унтила Г.Г., Кост Т.Н., Чеботарева А.Б., Тимофеев М.А. Влияние концентрации олова на состав, оптические и электрические свойства пленок ITO, осажденных методом ультразвукового спрей-пиролиза на кремний и стекло // ФТП 2012. Т. 46. № 7. С. 984–990.

16. Трусов Л.И., Холмянский В.А. Островковые металлические пленки. М.: Металлургия, 1973. 320 с.

17. Физические величины: Справочник. Под. ред. Григорьева И.С., Мелихова Е.З. М.; Энергоатомиздат. 1991. 1232 с.


Просмотров: 51


ISSN 1992-7223 (Print)