Влияние барьерного разряда на электрофизические свойства полиимидных пленок
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
ниях имела место хорошая воспроизводимость кривых ТСД.
Спектры токов ТСД для исходной и обрабатывавшейся в барьерном разряде в течение 2 часов пленок, приведены на рис. 3.11. Кривая тока ТСД исходной пленки имеет один максимум при температуре Т=160С. Обработка полиимида в барьерном разряде приводит к значительному изменению спектров токов ТСД. Область релаксации заряда смещается в сторону более низких температур, на спектре появляется дополнительное низкотемпературное плечо и острый пик при Т=115С, что свидетельствует об изменении механизма накопления и релаксации заряда [162-163].
Величина tобр варьировалось от 5 до 120 минут. "ияние времени обработки в разряде на спектры токов ТСД пленок показано на рис. 3.12. При увеличении tобр от 5 до 30 минут область релаксации заряда смещается к более низким температурам, при этом явно проявляется низкотемпературное плечо и становится более острым высокотемпературный пик. Последующее изменение tобр (от 30 до 60 минут) не вызывает дальнейшего смещения спектров ТСД, но приводит к расширению плеча. Кривые токов ТСД пленок, обработанных в разряде в течение 60 и 120 минут, практически идентичны как по положению максимумов, так и по их ширине.
Рис. 3.11. Спектры токов ТСД исходной (1) и обработанной в барьерном разряде (2) пленок
Усложнение спектров токов ТСД обработанных в барьерном разряде пленок свидетельствует о появлении в полимере новых механизмов релаксации заряда. Они могут быть обусловлены изменением проводимости полимерной пленки при внедрении в нее различных низкомолекулярных веществ и в первую очередь - воды [164-166].
iелью идентификации релаксационных процессов, связанных с проникновением влаги в полиимидную пленку в ходе ее модификации в барьерном разряде были изучены спектры токов ТСД образцов, увлажненных в эксикаторе при 98%ной влажности. Кривые ТСД увлажненных и обработанных в разряде в течение 60 минут пленок приведены на рис. 3.13.
На спектрах токов ТСД увлажненных пленок так же присутствует низкотемпературное плечо, а высокотемпературный пик достаточно широкий и наблюдается при температуре Т=156С, близкой к температуре максимума токов ТСД исходной пленки.
Можно предположить, что появление на спектрах увлажненных пленок низкотемпературного плеча и расширение высокотемпературного пика по сравнению с пиком исходной пленки связано с проникновением воды в структуру полимера. Для проверки этого предположения был проведен следующий контрольный эксперимент: в образце перед его увлажнением были созданы несквозные дефекты путем накалывания пленки тонкой иглой. Наличие этих искусственных пор должно было обусловить проникновение большего количества влаги в материал. Спектры токов ТСД такого перфорированного увлажненного образца и обычной увлажненной пленки приведены на рис. 3.14.
Рис. 3.12. "ияние времени обработки частичными разрядами на спектры токов ТСД полиимидных пленок. 1 - tобр = 5 мин; 2 - tобр = 30 мин; 4 - tобр = 60 мин; 5 - tобр = 120 мин
Рис. 3.13. Спектры токов ТСД обработанной в разряде (1) и увлажненной (2) полиимидных пленок
Рис. 3.14. Спектры токов ТСД исходной (1) и перфорированной (2) пленок после их увлажнения в среде с 98%ной влажностью
Установлено, что при перфорировании образца и, следовательно, повышении содержания воды в его объеме низкотемпературное плечо усиливается, перерождаясь в дополнительный низкотемпературный максимум, который можно однозначно связать с наличием влаги в структуре материала.
Для обработки спектров ТСД использовался метод подгонки, т.е. экспериментально измеренные зависимости термостимулированных токов сравнивались с теоретически расiитанными. Сложные спектры представлялись суммой элементарных пиков, соответствующих отдельным релаксационным процессам. Используя известные параметры и варьируя неизвестные, добивались максимального совпадения раiетных зависимостей с экспериментальными.
При анализе каждого элементарного пика токов использовалось следующее выражение для тока ТСД:
. (3.7)
Раiёт спектров ТСД проводился в программе MathCad. При подгноке раiетных кривых по формуле (3.7) варьировались энергии активации W, значения токов в максимумах Iм и температур Тм iелью последовательного приближения к экспериментальным зависимостям. Объективность разложения обеспечивалась использованием при подгонке метода наименьших квадратов. Примеры спектров токов ТСД, расiитанных путем такого подбора параметров, сопоставлены с экспериментально измеренными на рис. 3.15 - 3.18. Из рисунков видно, что экспериментальные кривые отличаются от раiетных только в областях малых значений токов, т.е. при температурах начала и завершения релаксации заряда.
Кривая токов термостимулированной деполяризации исходной пленки полиимида содержит один элементарный пик, т.е. релаксация заряда в исходной пленке представляет собой монорелаксационный процесс. Значения W, расiитанные методом подгонки и на основе модели трехслойного диэлектрика, совпадают. При анализе токов ТСД увлажненных и обработанных в барьерном разряде пленок раiет существенно затрудняется. Достаточно хорошее совпадение расiитанных и экспериментальных кривых было получено для случая, когда каждый спектр ТСД представлялся четырьмя элементарными пиками.
Рис. 3.15. Спектры токов ТСД исходной пленки, полученные экспериментально и в результате раiета методом подгонки