摻雜鹽酸之聚苯胺塊材及纖維薄膜之變程跳躍導電機制研究

Variable range hopping conduction in HCl-doped polyaniline nanofiber thin films and bulks

盧育呈(Yu-Cheng Lu)

指導教授 ： 鐘元良

中原大學/理學院/物理研究所/碩士(2010年)

https://doi.org/10.6840/cycu201000947

摘要

摘 要
　　本論文主要是探討摻雜鹽酸(HCl)的導電高分子-聚苯胺(Polyaniline)在不同厚度及形貌下的導電機制。樣品主要是利用化學合成及電化學合成這兩種方法製作，並且量測不同溫度下的電流-電壓圖形來得到電阻率。量測溫度範圍在塊材方面是由300K到5K，在薄膜方面是由300K到15K，發現其電阻率隨著溫度的下降而上升，再加以分析探討其的導電機制。
利用電阻率對應溫度的圖形可以發現在高溫區時，其曲線可以用T-1/4來表示，而低溫區時，其曲線轉變成用T-1/2來表示，顯示出聚苯胺(Polyaniline)的導電機制是由Mott VRH導電機制轉變至 ES VRH導電機制。
　　厚度方面，當薄膜厚度降低時，使得原本由Mott VRH導電機制轉變至 ES VRH導電機制的過渡溫度慢慢上升，可以預見其電子－電子干涉已經扮演其重要的角色，因此可以用微分電阻圖來觀察其庫倫能隙(Coulomb gap)。
　　利用不同的合成方法所合成出的聚苯胺(Polyaniline)其形態在SEM下並不相同，但是導電機制卻都可以用變程跳躍(VRH)導電機制去解釋。

關鍵字

電性 ； 導電高分子 ； 摻雜 ； 聚苯胺

並列摘要

Abstract
We have measured the electrical transport in different thickness and morphology of HCl-doped polyaniline. The HCl-doped polyaniline was produced by chemical synthesis and electrochemical synthesis. The curves of current versus voltage (I-V) and resistivity were observed at a variety of temperature from 300 to 5 K in bulks and 300 to 15 K in thin films. The temperature dependence of resistivity increases with reducing temperature on bulks and films.
The resistivity as function of temperature is T-1/4 at higher temperature and follows T-1/2 at lower temperature to indicate a crossover from Mott to Efros-Shklovskii variable range hopping (VRH) conduction on bulks and thick films.
In thin films, we merely observe the behavior of T-1/2 due to Efros-Shklovskii VRH conduction mechanism with a Coulomb gap effect. The Coulomb gap has been observed by measuring differential conductance versus applied voltage.
　　On the other hand, the different morphology of doped polyaniline does not be observed a distinguishing electrical property.

並列關鍵字

dope ； electricity ； polyaniline ； conductive polymer

參考文獻

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