Физика Низких Температур: Том 46, Выпуск 3 (Март 2020), c. 346-354    ( к оглавлению , назад )

Comparison of temperature dependences of electrical conductivity of composite rGO-SWNT film with rGO and SWNT films

N.V. Kurnosov, A.S. Linnik, and V.A. Karachevtsev

B. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering of the National Academy of Sciences of Ukraine 47 Nauky Ave., Kharkiv 61103, Ukraine
E-mail: karachevtsev@ilt.kharkov.ua

Received November 7, 2019, published online January 27, 2020

Анотація

В інтервалі температур 25–290 К досліджено температурні залежності електропровідності композитної плівки відновленного оксиду графену з одностінними вуглецевими нанотрубками (rGO-SWNT) та плівки rGO. Обидві плівки було отримано за допомогою вакуумної фільтрації водних суспензій. Виявлено, що температурна залежність провідності подібна залежності провідності у невпорядкованих напівпровідних системах. Показано, що характер температурної залежності провідності різний для плівок чистого rGO, SWNT та їх композиту. Температурні залежності опору плівок R(T) проаналізовано в рамках моделі стрибкової провідності зі змінною довжиною стрибка (VRH), в якій рух електронів обумовлений термоактивованим тунелюванням між локалізованими станами. При аналізі використано двовимірну модель Мотта (Mott 2D VRH) та модель Ефроса–Шкловського (ES VRH). Модель Mott 2D VRH виконувалась для плівки rGO-SWNT в інтервалі температур 25–200 К. При більш високих температурах залежність R(T) було апроксимовано рівнянням Арреніуса, що описує активаційний транспорт електронів при переході з локалізованих станів у делокалізовані. Залежність R(T) плівки rGO відповідала моделі Mott 2D VRH в діапазоні температур від 165 до 290 К, а при більш низьких температурах — моделі ES VRH. З апроксимації залежностей R(T) цими моделями проведено оцінки параметрів електронного транспорту в плівках rGO-SWNT та rGO. Припускається, що нанотрубки в композиті rGO-SWNT виконують функцію провідних містків між листами rGO, що призводить до збільшення провідності в порівнянні з rGO. При цьому власна провідність rGO також впливає на властивості композиту, оскільки двовимірний характер електронного транспорту зберігається, в протилежність з плівкою SWNT, для якої в тому самому інтервалі температур виконувалась тривимірна стрибкова провідність за моделлю Мотта.

Ключові слова: низькотемпературна електропровідність, невпорядковані системи, відновлений оксид графену, одностінні вуглецеві нанотрубки, гібриди відновленого оксиду графену з нанотрубками, стрибкова провідність зі змінною довжиною стрибка.