Contribution a l'etude experimentale et theorique des proprietes de transport de composites de polymeres conducteurs : pva-ppy
par MOHAMED MAKHLOUKI et A. Bonnet
Thèse de doctorat en Sciences appliquées
Sous la direction de Serge Lefrant.
Soutenue en 1991
à Nantes .
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Résumé
Une des possibilites interessantes pour l'application des polymeres dans le domaine de l'electronique, micro-informatique,. . . Est l'utilisation des composites qui associent la bonne tenue mecanique des polymeres classiques a la conductivite electrique des polymeres conducteurs. L'etude des proprietes de transport (conductivite electrique, pouvoir thermoelectrique) a ete effectuee entre 80 et 300 k sur des composites pva-ppy-fecl#3 ou cucl#2 dopes au-dessus du seuil de percolation. Ces composites sont prepares en exposant des films pva-fecl#3 ou cucl#2 a des vapeurs de pyrrole. Le pyrrole se polymerise facilement sur ces films et le materiau obtenu a de bonnes proprietes mecaniques et une conductivite de l'ordre de 15w##1 cm##1 pour le compose le plus dope. Les analyses xps nous ont permis de mettre en evidence directement la reduction de feiii en feii et de cuii en cui durant la reaction de polymerisation. Cette reduction dans le cas de fe, est confirmee indirectement par les mesures de densite optique. Les analyses effectuees sur les composites pva-ppy-fecl#3 ou cucl#2 montrent qu'ils presentent en surface un exces de chlore par rapport au fer. Cet exces persiste en volume dans le cas des films pva-ppy-cucl#2. L'etude du vieillissement a l'air des films pva-ppy-fecl#3 fait apparaitre en surface, une tendance renforcee a l'oxydation. L'exces du chlore en surface est correle a l'existence d'une raie intense de chloranil ou pvc. Les analyses des films polymerises au microscope electronique a balayage equipe d'une microsonde, montrent que si les composites pva-ppy-fecl#3 presentent une dispersion homogene du dopant, au contraire, la segregation du dopant conduit a la formation d'ilots au sein des composites pva-ppy-cucl#2. L'etude theorique des proprietes de transport montre que pour la plupart des echantillons, les resultats experimentaux peuvent etre interpretes sur la base d'un mecanisme de conduction par sauts a distance variable (loi de mott: t##1#+#4). Cependant, la contribution d'un mecanisme de conduction par effet tunnel assiste par des fluctuations thermiques de potentiel a ete introduite pour mieux rendre compte des variations des courbes experimentales. Le desordre intrinseque et en particulier les liaisons rompues en bout de chaine,. . . Au sein des domaines conducteurs permet de supposer une extension en queue de bande du haut de la bande de valence et du bas de la bande de conduction. Pour les taux de dopage etudie, il apparait que l'elargissement de la bande bipolaronique liante est tel qu'elle recouvre les etats localises du haut de la bande de valence conduisant ainsi a des mecanismes de conduction par sauts au niveau de fermi
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Titre traduit
Contribution to experimental and theoretical study of transport properties on conducting polymers composites: pva-ppy
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