Особенности измерения температурных зависимостей электрического сопротивления углеродных материалов, полученных термолизом смесей фенолфталеина с меламином

Аннотация

Углеродные материалы с высоким содержанием азота перспективны для современной электроники. Для получения подобных материалов как источник азота удобно использовать меламин, так как при его термическом разложении образуется значительное количество азотсодержащих групп, которые могут быть встроены в структуру углеродного материала. Изучение температурных зависимостей сопротивления полученных материалов позволило установить влияние атомов азота на зонную структуру образцов. В статье описан способ получения однофазных азотсодержащих твердых растворов на основе аморфного углерода путем термолиза расплавленных смесей меламина с фенолфталеином при их нагревании до 500 °С. Такой способ синтеза позволил достичь содержания азота 21 мас. %. Приведены результаты исследования новых материалов методом рентгенофазового анализа, подтверждающие хаотичное строение твердых растворов и отсутствие дальнего порядка в расположении атомов углерода или азота. Морфология полученных образцов с различной концентрацией фенолфталеина изменяется от слабосвязанных порошков до твердой пены. Сложность измерения температурных зависимостей удельного сопротивления связана с невозможностью приготовления стандартных прямоугольных образцов. Для измерения температурных зависимостей сопротивления проводилось измельчение образцов до порошка заданного гранулометрического состава, а также была сконструирована вакуумная измерительная ячейка и отработана методика проведения измерений в диапазоне 30–300 °С. В работе описана экспериментальная установка и способ подготовки образцов, а также приведены результаты измерений образцов твердых растворов азота в аморфном углероде с высоким содержанием азота. Показано монотонное снижение ширины запрещенной зоны твердых растворов от 1,07 до 0,61 эВ с ростом содержания в них азота.