用电子束直接注入法测量聚合物电介质的载流子迁移率

载流子迁移率对于目前有广泛应用的聚合物类的绝缘性电介质材料是一个重要的电介质微观性质参数，目前对此仍缺乏公认可靠的数据。但是绝缘电介质的载流子迁移率的实验测量很困难，至今没有可靠的实验方法。由于聚乙烯类的聚合物电介质复杂的结构，现在还无法得出其准确的能带结构信息，因此也难以从能带结构讨论载流子的迁移率。在很多情况下，聚合物电介质的载流子迁移率被作为与电场无关的参数处理，而这种简化并没有实验数据为基础。本项目研究内容包括组建国内第一套电子束注入直接测量、观察空间电荷在聚合物电介质内迁移的实验设备，用于观测聚乙烯等聚合物中载流子的迁移率，以研究聚乙烯载流子迁移率与外加电场的相关性，研究聚合物结晶度和无机纳米粉末掺杂对载流子迁移率的影响，验证聚乙烯在直流高压电场下是否存在载流子的类Gunn氏效应，并利用仿真计算研究聚乙烯样品在直流电场下产生空间电荷包的机理。

本项目完成了电子束注入直接测量空间电荷迁移的实验系统，可以直接测量观察电子注入后所产生的空间电荷在聚合物电介质中的迁移过程，最大电子能量为80keV，外加直流驱动电压最高为 -20kV。用此装置获得了聚合物中电子电荷包迁移速度与外加电场的关系，得到了它的负微分迁移率峰值大约在30kV/mm处。.同时，结合光刺激电流谱，还在这套设备上进行了电子束注入、电晕注入、电极场致注入三种情况的电荷陷阱研究，发现近表面与介质内部的电荷陷阱有很大的差别。.这些研究工作共发表论文29篇，其中国外期刊论文12篇，国内期刊论文3篇，国内外会议论文14篇。