Исследование электрической прочности пленок полидифениленфталида в зависимости от толщины
ВВЕДЕНИЕ
Изучение электрической прочности полимерных тонких пленок представляет собой не только большой научный интерес, но и является очень важным при практическом использовании. Общая тенденция к миниатюризации обусловливает необходимость использования полимерных тонких пленок в различных электротехнических устройствах в качестве изоляционных или диэлектрических слоев, толщина которых составляет сотни нанометров и менее. В то же время тонкие пленки (~ 100 нм) этих материалов в современных работающих устройствах при эксплуатации могут подвергаться воздействию сильных электрических полей, напряженность которых может превышать (~ 106 В/см) [1]. Таким образом, проблема электрической прочности и рабочих характеристик ультратонких полимерных пленок в сильных электрических полях является актуальной проблемой на сегодняшний день.
В связи с быстрым развитием микро- и наноэлектроники характерной для конца XX начала XXI века, возникла необходимость в разработке новых структур типа проводник/п
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 5
1.1. Механизмы пробоя 5
1.2. Электронный пробой 6
1.2.1. Коллективные теории 8
1.2.2. Лавинная теория 11
1.2.3. Экспериментальные наблюдения 13
1.3. Тепловой пробой 16
1.4. Электромеханический пробой 21
Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ 25
2.1. Полидифениленфталид и его свойства 25
2.2. Объекты исследования 26
2.3. Методы исследования 27
2.3.1. Методика приготовления растворов ПДФ 27
2.3.2. Методика подготовки подложек к нанесению тонких полимерных пленок 28
2.3.3. Метод нанесения полимерного слоя на подложку 28
2.4. Методика проведения исследования электрической прочности субмикронных полимерных пленок 29
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЯ 32
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 37
ЛИТЕРАТУРА 38
ЛИТЕРАТУРА
1. Закревский А. В. Электрическое разрушение тонких полимерных пленок [Текст] / А. В. Закревский, Сударь Т. Н. // ФТТ. – 2005. – Т. 47. – № 5. – С. 931-936.
2. Карамов Д. Д. Атомно-силовая микроскопия субмикронных пленок электроактивного полимера [Текст] / Д. Д. Карамов, и др. // Журнал технической физики. – 2016. – Т. 86. – № 7. – С. 124-129.
3. Лачинов А. Н. Выcокопроводящее состояние в тонких пленках полимеров [Текст] / А. Н. Лачинов, Корнилов В. М. // ЖЭТФ. – 1992. – Т.102. – С.187–193.
4. Лачинов А. Н. Аномальная электронная неустойчивость полимеров при одноосном давлении [Текст] / А. Н. Лачинов, Жеребов А. Ю., Корнилов В. М. // Письма в ЖЭТФ. – 1990. – Т.52. – В.2. – С.742–745.
5. Новоселов И. В. Взаимодействие полиариленфталидов и их аналогов с иодом [Текст] / И. В. Новоселов // Канд. дисс., ИОХ УНЦ РАН, Уфа – 1996.
6. Салазкин С. Н. Молекулярно-массовые характеристики полиариленфталида [Текст] / С. Н. Салазкин, Золотухин М. Г., Ковардаков В., Дубровина Л.В., Гладкова Е. А., Павлова С. С., Рафиков С. Р. // Высокомолек. соед. – 1987. – А.29. – № 7. – С.1431-1436.
7. Arii K., Tech. Rep. Osaka University [Text] / K. Arii, Kitanii I., and Inuishi Y. // Jpn. – 1967. – V. 24, – P. 95-103.
8. Artbauer J. Kolloid Ζ [Text] / J. Artbauer. // Ζ. Polym. – 1965. – V. 202. – P. 15-25.
9. Artbauer J. J. Polymer Sei. [Text] / J. Artbauer. // Part C. – 1967. – V. 16, – P. 477-484.
10. Artbauer J. Proc. [Text] / J. Artbauer, and Griac J. // IEEE. – 1965. – V. 112, – P. 818.
11. Blok J. General Electric Co. [Text] / J. Blok, and Le Grand D. G. // Rep. – 1968. – V. 68. – P. 251.
12. Bradwell Α. Proc. [Text] / Α. Bradwell, Cooper R., and Varlow B. // IEEE. – 1971. – V. 115, – P. 247-254.
13. Cooper R. Br. J. Appl. [Text] / R. Cooper. // Phys. – 1966. – V. 17, – P. 149-166.
14. Cooper R. J. Phys. D Appl. [Text] / R. Cooper, Varlow B. R., and White J. P. // Phys. – 1977. – V. 10, – P. 1521-1529.
15. DiStefano Τ. H. J. Vac. Sei. Technol. [Text] / Τ. H. DiStefano, and Shatzkes M. // Phys. – 1975. – V. 12, – P. 37-46.
16. Dissado L. A. Electrical Degradation and Breakdown in Polymers [Text] / L. A. Dissado, Fothergill J. C. // Peter Peregrinus, London. – 1992. – P. 391-395.
17. Ionov, A. N. Low-resistance state in polydiphenyelenephthalide at low temperatures [Text] / A. N. Ionov, Lachinov, A. N., Rivkin, M. M. et al. // Solid State Communs. – 1992. – V.82. – I.8. – P.609–611.
18. Fava R. A. Proc. [Text] / R. A. Fava. // IEEE. – 1965. – V. 112, – P. 819-823.
19. Fischer P. Elektroteeh. [Text] / P. Fischer. // Ζ. – 1974. – A. 95. – P. 316-317.
20. Fischer P. IEEE Trans. [Text] / P. Fischer, and Nissen, Κ. // Eleetr. Insul. EMI. – 1976. – P. 37-40
Ввиду неизбежного разброса и неопределенности данных разрушения, это небольшое увеличение может остаться незамеченным. Кроме того, целый ряд данных согласуется с подходом Фрелиха [24] о том, что полярные группы и дефекты будут действовать как дополнительные центры рассеяния для энергичных электронов, таким образом увеличивая силу пробоя. Таким образом, введение гетероатома, такого как хлор, или полярной группы, такой как СО, (Оакес [37]) в полиэтилен увеличит напряженность поля пробоя. Действительно, самые высокие значения прочности пробоя, измеренные до настоящего времени, имеют место в полярных полимерах, таких как полиметилметакрилат, поливиниловый спирт и поливинилацетат) (Оакес [37]). В недавнем исследовании, в котором предпринимались попытки измерить собственную прочность пробоя некоторых эпоксидных смол (Хаушилд и Ниссен [27]) с использованием так называемых цилиндрических образцов, были измерены силы разрушения, значитель