文档介绍：哈尔滨理工大学
硕士学位论文
基于光激电流法研究聚酰亚胺薄膜陷阱能谱
姓名:曹景磊
申请学位级别:硕士
专业:@
指导教师:陈春天
201103
基于光激电流法研究聚酰亚胺薄膜陷阱能谱摘要作为综合性能非常优异的聚合物材料,聚酰亚胺在航空航天、微电子技术等高技术领域得到广泛的应用。长期工作在电应力的作用下,空问电荷行为对绝缘材料的老化和击穿特性带来巨大的影响,而陷阱的性质决定着电荷的存贮和输运。因此,研究聚合物材料的陷阱结构和分布对提高其性能有重要的意义。光激电流ㄊ茄芯烤酆衔锊牧现邢葳褰峁辜翱占涞绾纱嬷褪湓的有效工具,能实现无损、等温测量,可以用来研究能级较深的电荷陷阱。本文较详细的介绍了实验系统,并对实验系统的可行性及可靠性进行了验证,结果表明此系统完全可以达到实验要求。利用该装置测量了未注入、不同注入时间和不同注入电压条件下的普通聚酰亚胺薄膜和纳米杂化聚酰亚胺薄膜的光激电流谱,并对注入电荷后的样品进行多次扫描。通过对实验结果的分析发现,两种型号的薄膜的陷阱能级分布为带状,分别为..;增加注入时间,光激电流随之增大,注入时间由增加到缌鞣逑蚨滩ǚ较蛞贫表明注入到陷阱内的电荷首先被较浅的陷阱俘获,在电场的作用下,注入电荷或部分己被浅陷阱俘获的电荷向相对深陷阱能级移动;增大注入电压,光激电流值随之增大。同时,对聚酰亚胺的老化和击穿机制进行分析,发现破坏发生在空间电荷脱陷过程中。关键词聚酰亚胺;空间电荷;光激电流;陷阱哈尔滨理搜Ю硌秎:学位论文
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、研究意义,,以及所作的工作。聚酰亚胺是含有芳杂环结构单元的高分子聚合物,是由多个含有酰亚胺基团的重复单元组成的。由于芳杂环结构单元十分稳定,使具有比其它高分子材料更优异的性能,表现在电气性能、化学、机械以及耐辐射方面。是已知的耐热性能最高的聚合物材料。在合成纳米杂化复合材料过程中,面临较大的困难是使纳米微粒稳定、不发生集聚,聚酰亚胺的高热稳定性和高玻璃化转变温度在合成纳米复合材料方面的优势极为明显,有利于合成纳米杂化材料。与其它聚合物材料相比,聚酰亚胺的温度稳定性非常好、机械强度高、耐辐照性好、化学性质稳定、介电性能优异、摩擦性能优良、抗蠕变能力强及在真空下放气量少等优点。聚酰亚胺应用领域广泛,而且在各领域应用中都表现突出的性能。可以将聚酰亚胺加工为薄膜、复合材料、分离膜、光刻胶、、纤维、涂料、胶粘剂、工程塑料、泡沫塑料等,在微电子器件及液晶显示方面也有聚酰亚胺的身影。总之,基于优异的综合性能,使其在航空航天、机械加工、电气绝缘、化工及微电子工业等高技术领域广泛使用А5牵捎赑闹票赋杀窘高,使其很难在普通民用工业领域中大量应用。纳米复合材料是多相固体材料,由两种或两种以上物理化学性质不同的固相复合而成的,这些固相至少在一维层面上是纳米级大小谢和增强材料之分,基体是连续相,增强材料是分散相。分散相可以是无机化合哈尔滨理搜Ю硌禝宦畚
.芯恳庖物也可以是有机化合物【。以有机聚合物为基体、纳米材料为增强材料复合而成的材料称为聚合物基纳米复合材料。纳米复合材料是有机相与无机相在纳米尺寸范围内复合而成,这样不仅有效保留了有机相和无机相各自的优势,而且两相间的相互作用较强,基体与增强材料接触界面非常大,且存在化学结合,可消除两相⒛縅热膨胀系数不匹配的问题。使复合材料不仪具有纳米材料的量子尺寸效应、表而效应等性质,而且将纳米材料的尺寸稳定性、刚性和热稳定性与聚合物的韧性、加工性和介电性能糅合在一起,产生许多特异的性能,拓宽了材料的应用范围,展现出广阔的应用前景。聚酰亚胺是综合性能最优越的聚合物材料,然而随着当今科技水平突飞猛进对材料的性能要求也相应的提高,传统的聚酰亚胺已不足以满足要求,如其耐局部电晕的性能已不足以满足变频调制的要求【,限制了其在变频行业的应用,特别是石油、钢铁及家电盏鳌⒌绫领域【。因此,开发新型的聚酰亚胺材料迫在眉睫。纳米复合技术在聚合物材料改性方面的应用已被认可,纳米材料的加入,既可以提高聚合物的力学、热学等性能,又能发挥纳米材料在电、磁等方面的优越性【俊6遥埘Q前犯呶露任榷ㄐ院透卟AЩ1湮露榷圆牧显踊有力。参与聚酰亚胺杂化的无机材料通常为,,饶擅孜⒘!6且,随着无机组分含量的增加,材料的耐电晕性能明显提高,均高于掺杂前材料【。通常无机杂化材料作为分散相,聚酰亚胺为基体。杂化纳米复合材料可以通过溶胶一凝胶法、插层复合法和共混法合成,