DSCN2181 (2)

Tomasz Andryszcwaki

ĆWICZENIE NR 9

Badanie zmian przewodnictwa elektrycznego w funkcji czasu domieszkowania akceptorami elektronów (I2) dla poli(3-alkilotiofenu).

Polimery od dawna uważane były za doskonałe izolatory. Stąd też ich zastosowanie do produkcji osłon przewodów elektrycznych. Ale od kilku lat udało się stworzyć polimery posiadające zdolność do transportu elektronów, czyli polimery przewodzące. Na dzień dzisiejszy wiemy, że aby polimer był zdolny do przewodzenia musi wykazywać specyficzną budowę, tzn. musi zawierać ułożone na przemian wiązania wielokrotne i pojedyncze. Okazuje się jednak, że to nie wystarczy. Prekursorem polimerów przewodzących był poliacetylen. Polimer ten może występować w dwóch odmianach geometrycznych (cis i trans). Badania przewodnictwa tych duch polimerów wykazały, że cis-poliacetylen posiada większą wartość przewodnictwa właściwego niż trans-poliacetylen. Taka różnica tłumaczona jest tym, że w cis- poliactylenie atomy węgla znajdują się bliżej siebie. Od czasu stworzenia pierwszego polimeru przewodzącego minęło już kilka lat, i na dzień dzisiejszy wiemy, że dobre właściwości przewodnictwa wykazują także polimery zawierające sprzężone wiązania podwójne. W tym ćwiczeniu pracowaliśmy z polialkilotiofenem, którego wzór przedstawiony jest poniżej:

We wzorze powyższym symbolem R oznaczona jest grupa alkilowa o ilości atomów' węgla większej od 5. Obecność tej grupy powoduje separację łańcuchów polimerowych od siebie, dzięki czemu łatwiej go przetwarzać po syntezie

Polimery przewodzące są najczęściej półprzewodnikami, czyli materiałami, których przewodnictwo wzrasta wraz ze wzrostem temperatury, Dlaczego tak jest wyjaśnione zostało w opisie teoretycznym ćwiczenia 7, razem z ogólnymi założeniami teorii pasmowej.

Przewodnictwo półprzewodników można poprawić dzięki tzw. domieszkowaniu. Istnieją dwa rodzaje domieszkowania, w wyniku których uzyskujemy półprzewodniku typu n. lub też p. O co tak naprawdę chodzi?

Wiemy już że jeżeli przerwa wzbroniona występująca pomiędzy pasmem walencyjnym, a pasmem przewodnictwa jest na tyle mała że możliwe jest przenoszenie elektronów z jednego pasma do drugiego, to mamy do czynienia z półprzewodnikami. Ale co by się stało, gdyby nagle w przewie energetycznej pojawiło się dodatkowe pasmo, które było by donorem, bądź też akceptorem elektronów? Wówczas tak naprawdę elektrony nie musiały by pokonywać tak dużych odległości w celu zwiększenia swojej swobody. Dodatkowo uzyskanie tej samej liczby przenośników wiązało by się z mniejszym nakładem energetycznym. Proces, w wyniku którego otrzymujemy dodatkowe pasmo leżące w przerwie energetycznej nosi nazwę procesu domieszkowania półprzewodnika. Domieszkowanie polimerów można prowadzić na dwa różne sposoby.