name: Тиофенсодержащие полупроводниковые олигомеры и полимеры как перспективные материалы для детектирования токсичных газов с помощью органических полевых транзисторов
keyword_list: органические полевые транзисторы, олигомеры, газовые сенсоры
abstract: Впервые установлено влияние химической структуры и методов формирования тонких пленок силоксановых производных бензотиенобензотиофена (ВТВТ) на электрические свойства органических полевых транзисторов на их основе, исследованы их сенсорные свойства в присутствии сверхнизких концентраций токсичных газов и предложены механизмы взаимодействия олигомерного и полимерного полупроводниковых слоев с определяемыми газами, что позволило создать высокочувствительные газовые сенсоры, способные работать в режиме реального времени. Показано, что методы Ленгмюра и вращающейся подложки позволяют сформировать однородные полупроводниковые монослои силоксановых производных ВТВТ с различной упаковкой молекул в слое, определяющей его электрические характеристики, продемонстрирована высокая стабильность и воспроизводимость органических полевых транзисторов, изготовленных на базе таких слоев. Определено влияние длины алифатического спейсера и наличия концевого алифатического фрагмента в составе производных ВТВТ на электрические свойства монослойных органических полевых транзисторов. Показано, что вне зависимости от метода формирования слоя увеличение длины алифатического спейсера улучшает электрические характеристики создаваемых устройств, а присутствие концевого алифатического фрагмента является критически необходимым для проявления высоких электрических свойств. Показано, что малые концентрации аммиака, сероводорода и оксида азота влияют на различные ключевые характеристики органических полевых транзисторов, а именно на пороговое напряжение и подвижность носителей заряда, что может быть использовано для селективного определения концентраций указанных газов в атмосферном воздухе с влажностью до 60 % при помощи одного устройства в диапазоне концентраций от 10 млрд-1 до 5 млн-1. Разработан и создан портативный газоанализатор с возможностью измерений сенсорного отклика органических полевых транзисторов с точностью не хуже коммерчески доступных источников–измерителей. Для печатных полимерных органических полевых транзисторов показано, что их рабочий диапазон и предел чувствительности не отличаются от монослойных устройств, при этом время отклика и восстановления существенно выше даже для малых концентраций определяемых газов. На основании полученного в работе массива экспериментальных данных и выполненного теоретического анализа предложены механизмы взаимодействия полимерного и олигомерного полупроводниковых слоев с низкомолекулярными токсичными газами, связанные с физисорбцией газа на поверхность полупроводника или по границам доменов в слое, что вызывает изменение числа носителей заряда или междоменного электрического сопротивления и приводит к изменению электрических свойств. Более низкая скорость отклика полимерных устройств по сравнению с олигомерными обусловлена медленной диффузией молекул токсичных газов в относительно толстом полимерном слое.
chairman_dissertation_council.surname: Озерин А. Н.
chairman_dissertation_council.position: Советник РАН
chairman_dissertation_council.degree: Доктор химических наук
organization_supervisor.surname: Пономаренко С. А.
organization_supervisor.position: Директор
organization_supervisor.degree: Доктор химических наук
rubrics.code: 31.25.01
rubrics.name: Общие вопросы
rubrics.code: 31.25.15
rubrics.name: Структура и свойства природных и синтетических высокомолекулярных соединений
oecds.code: 01.04.UY
oecds.name: POLYMER SCIENCE
oecds.code: 01.04.EE
oecds.name: CHEMISTRY, ORGANIC
speciality_codes.name: Высокомолекулярные соединения
speciality_codes.code: 02.00.06
supervisors.fio: Агина Е.В.
supervisors.scientific_degree: Доктор химических наук
supervisors.speciality_code: Высокомолекулярные соединения
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Карпачева Г.П.
opponents.scientific_degree: Доктор химических наук
opponents.speciality_code: Высокомолекулярные соединения
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Трахтенберг Л.И.
opponents.scientific_degree: Доктор физико-математических наук
opponents.speciality_code: Химическая физика, горение и взрыв, физика экстремальных состояний вещества
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ИСПМ РАН
protection_organization.name: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова Российской академии наук
protection_organization.ogrn: 1037739764171
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: ИСПМ РАН
author_organization.name: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова Российской академии наук
author_organization.ogrn: 1037739764171
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения