Poliindol esaslı kompozitlerin yapısal ve elektriksel karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada nanometaloksit katkılanmış PIN esaslı kompozitlerin yapısal, optoelektronik ve yük transfer özellikleri incelenmiştir. Yapısal karakterizasyon çalışmaları nanometaloksit parçacıklarının PIN'in optik band genişliğini, flüoresans emisyon şiddetini ve kristalin oranını artırdığnı göstermiştir. Termogravimetrik analizler söz konusu nanopartiküllerin polimer zincirinin bozunma sıcaklığını yaklaşık 45oC artırmıştır. SEM analizlerinde PIN ve kompozitlerinin yüzeyinde farklı boyut ve geometrilerde belirgin topaksı yapıların olduğu gözlenmiştir. AFM ile yapılan faz analizleri polimer matriks yüzeyinde muhtemelen oksitlenmeden kaynaklanan fazlar olduğunu göstermiştir. Ayrıca kompozitlerin yüzeyinde metallerden kaynaklanan farklı fazlar olduğuda belirlenmiştir. Geniş bir sıcaklık aralığında frekansa bağlı yapılan iletkenlik analizleri PIN ve kompozitlerinin correlated barrier hopping (CBH) modeli ile oldukça uyumlu olduğu belirlendi. Yapılan katkılama işlemi polimer matriks içerisindeki yük taşıyıcılarının komşu birimler arasındaki hopping mesafesini artırmıştır. Elde edilen sonuçlar PIN/MoO3 ve PIN/WO3 kompozitlerinin orta frekans bölgesinde ve nano/mikro ölçekli çeşitli elektronik ve optoelektronik cihazlarda kullanılabilecek düşük maliyetli yarı iletken malzemeler olduklarını göstermiştir.

In this study, the structural, optoelectronic and charge transport properties of nanometal-oxide filled PIN based composites were investigated. Structural characterization studies have shown that nanometal-oxide particles increase the optical band gap, fluorescence emission intensity and degree of crystallinnity of the PIN. Thermogravimetric analysis indicated that these nanoparticals increased the degradation temperature of polymer chains by about 45oC. In SEM analysis, agglomerated structures with different sizes and geometries was observed on the surfaces of the PIN and its composites. AFM phase analyses showed that there was a different phase, originated from the oxidation, on the surface of the polymer matrix. It was also determined that there were different phases arising from molibdenium and tungsten on the surface of the composites. Frequency-dependent conductivity analysis over a wide temperature range revealed that the charge transport mechanism of PIN and its composites was consisted with the correlated barrier hopping (CBH) model. The filling process increased the hopping distance of the charge carriers in the polymer matrix between adjacent units. The results showed that PIN/MoO3 and PIN/WO3 composites are highly suitable semiconductor materials with low-cost that can be used and in various nano/micro sized electronic and optoelectronic devices in the medium frequency region.