激光激发的光激放电方法研究及其对聚合物电介质中深陷阱的表征

与热刺激方法相比，光激放电（PSD）方法可以测量到3eV以上的深陷阱能谱分布，同时，光激放电方法是一个等温测量过程，它可以更加真实、准确地表征给定温度下电荷陷阱的本征特性，避免了热激电流（TSC）方法中因温度升高致使分子运动加剧给陷阱造成的热侵蚀。因此光激放电提供了一个能够在更宽的能谱范围内准确测量电介质材料中陷阱深度的有效研究手段。本项目要自行研制国内第一台基于光学参量振荡器（OPO）的波长连续可调谐激光光源的PSD测量装置，建立光激放电的理论模型，并借以全面、系统地研究典型聚合物电介质材料的陷阱态及其形成机理。提出了利用PSD与TSC方法相结合，研究分子热运动对陷阱的热侵蚀作用、揭示陷阱来源、进一步探明陷阱本质的研究方法。综合运用多学科理论和实验手段从微观及介观层面上探索电荷陷阱及其所控制的空间电荷对聚合物电介质电老化作用的机理，以便为改进材料的性能提供基础数据和科学依据。

本项目自行研制了国内第一台基于光学参量振荡器（OPO）的波长连续可调谐激光光源的光激放电(Photo-stimulated discharge-PSD)测量谱仪，其工作波长范围为2300-210nm，陷阱能量测量范围约为0.50-5.90eV，精度为±0.01eV。同时在全波段范围内输出光子通量密度可达 以上。该谱仪能很好地满足对聚合物电介质材料陷阱的测试要求。建立了光激放电的理论模型，并借以全面、系统地研究典型聚合物电介质材料的陷阱态及其形成机理。利用PSD与TSC及电声脉冲法PEA相结合的方法，详细研究了聚合物材料中的载流子陷阱的分布。研究结果表明，在TSC方法中，所测陷阱深度与PSD所测结果相差很大的原因在于加热对材料内部陷阱的侵蚀作用，致使所测得的结果仅仅是陷阱深度的视在表观值，但实际上都来源于同一陷阱电荷的释放；光激发电方法才能更真实地反映出聚合物材料陷阱的本征特性。