Механизмы проводимости макроразмерных пленок на основе неупорядоченных однослойных нанотрубок / Могорычная А.В., Жуков С.С., Жукова Е.С., Цапенко А.П., Красников Д.В., Насибулин А.Г., Горшунов Б.П.

С применением методов терагерцовой (ТГц) и инфракрасной (ИК) спектроскопии, выполненосистематическое исследование электродинамических свойств свободновисящих макроразмерныхпленок на основе высококачественных углеродных однослойных нанотрубок (УНТ) [1] различнойдлины. С помощью импульсного ТГц спектрометра с временным разрешением и ИК Фурьеспектрометра получены спектры комплексных проводимости σ*(ν) и диэлектрическойпроницаемости ε*(ν) пленок со средними длинами УНТ 0.3, 1, 6, 13 и 40 мкм, в диапазоне частот от 5до 15000 см1 и в интервале температур от 4 до 300 К. Полученные данные пересчитывались вспектры комплексного кондактанса –произведения проводимостей и толщин пленок, (ν)*d.Эффективная толщина d пленок определялась по коэффициенту поглощения на длине волны 550 нм[1]. Для пленок с УНТ с длиной от 0.3 до 13 мкм толщина составила 300-400 нм, для пленок с УНТ сдлиной 40 мкм – 40 нм.Получены следующие результаты. 1.На частотах выше 80 см-1 спектр пропускания пленок УНТслабо изменяется с температурой. 2. Кондактанс пленок УНТ с длинами 0.3 и 1 мкм монотонноуменьшается с понижением температуры; в температурных зависимостях кондактанса пленок УНТ сдлинами 13 мкм и 40 мкм обнаружен локальный максимум. 3. В частотных зависимостях кондактансавсех исследованных пленок в ТГц области наблюдается пик, частотное положение которогосдвигается в сторону высоких частот как с уменьшением длинны УНТ, так и с понижениемтемпературы. 4. С уменьшением частоты излучения характер температурной зависимостикондактанса пленок эволюционирует от металлического к полупроводниковому. 5. Для пленок сдлинами УНТ 1.0, 6.0 и 13.0 мкм определенные длины свободного пробега электронов совпадают исоставляют 3.5±0.4мкм, в то время как для пленок с длинами УНТ0.3 и 1.0 мкм длины свободногопробега электронов превышают среднюю длину УНТ.Можно считать, что в толстых пленках среднее расстояние меду точками пересечений(контактов) трубок меньше, чем в тонких. В таком случае полученные результаты свидетельствуют впользу модели фононно-стимулированных прыжков (phonon-assisted hopping) электронов черезпотенциальные барьеры в точках контактов трубок [2-4]. С понижением температуры вероятностьпрыжков уменьшается, а различие в расстояниях между трубками в точках их пересечения приводитк постепенному «закрыванию» данных точек для «легкого перескока» электронов. Данныепредположения позволяют объяснить сдвиг пика в ТГц спектрах кондактанса в область высокихчастот, а также изменение характера температурной зависимости проводимости пленок УНТ сметаллического на полупроводниковый при переходе от низких частот к высоким.