Population kinetics of localized states in nanocomposite materials under exposure to radiation

Бесплатный доступ

We simulated the population of localized states in nanocomposite materials using Rouse-Fowler model. The following radiation effects were considered: prolonged irradiation (over 3 s) with the low absorbed dose rate (0,002 W/kg) and pulsed irradiation (100 ns) with the high absorbed dose rate (over 105 W/kg) of ionizing radiation. We investigated the role of localized states in electrical conductive properties of nanocomposite materials on the example of nanocomposite materials with hole conductivity (polymathimethacrilate (PMMA) + CdS) and electron conductivity (α-Al2O3+SrO), as well as in pure PMMA and α-Al2O3. Our results indicate that the small traps influence the speed of relaxation to the equilibrium radiation induced electrical conductivity, while the deep traps, the depth of which is much greater than kT, have an impact on the sensitivity to an absorbed dose of ionizing radiation. Moreover, pure PMMA and nanocomposite materials based on it are unsuitable for dosimetry due to a large share of the small traps in the spectrum of intrinsic localized states. On the contrary, aluminum oxide is an almost perfect material for the accumulation of the information about the ionizing radiation, since its spectrum of localized states includes only deep traps. On the whole, the most interesting materials from the dosimetry viewpoint are nanocomposites based on aluminum oxide, where the concentration of impurity centers does not exceed the concentration of intrinsic states, and the nanoparticle radius is no more than 2 nm in case of small share of the small traps in impurity spectrum.

Еще

Nanocomposite material, localized state, localized center, trap, radiation induced electrical conductivity, rouse-fowler, dosimetry, polymathilmethacrilte (pmma), cds, α-al2o3, corundum, sro

Короткий адрес: https://sciup.org/147158971

IDR: 147158971   |   DOI: 10.14529/mmph180109

Список литературы Population kinetics of localized states in nanocomposite materials under exposure to radiation

  • A route to diffusion embedding of CdSe/CdS quantum dots in fluoropolymer microparticles/V.K. Popov, V.N. Bagratashvili, L.I. Krotova et al.//Green Chemistry. -2011. -Vol. 13, no. 10. -P. 2696-2700.
  • Designer polymer-quantum dot architectures/N. Tomczak, D. Janczewski, M. Han, G.J. Vancso//Progressin Polymer Science. -2009. -Vol. 34. -P. 393-430.
  • Ванников, А.В. Радиационные эффекты в полимерах. Электрические свойства/А.В. Ванников, В.К. Матвеев, В.К. Сичкарь, А.П. Тютнев. -М.: Наука, 1982. -273 с.
  • Кортов, В.С. Твердотельная дозиметрия/В.С. Кортов, И.И. Мильман, С.В. Никифоров//Известия Томского политехнического университета. -2000. -Т. 303. -С. 35-45.
  • Мильман, И.И. Температурное тушение в люминесенции анионодефектных кристаллов  Al2O3/И.И. Мильман, В.С. Кортов, В.И. Кирпа//ФТТ. -1995. -Т. 37, Вып. 4. -С. 1149-1159.
  • Никифоров, С.В. Моделирование сверхлинейности дозовых характеристик термолюминесценции анион-дефектного оксида алюминия/С.В. Никифоров, В.С. Кортов, М.Г. Казанцева//ФТТ. -2014. -Т. 56, Вып. 3. -С. 536-541.
  • Никифоров, С.В. Моделирование сублинейной дозовой зависимости термолюминесценции с учетом конкурирующего взаимодействия центров захват/С.В. Никифоров, В.С. Кортов//ФТТ. -2014. -Т. 56, Вып. 10. -С. 1999-2003.
  • Шамилов, Р.Р. Композиты полиметилметакрилата на основе квантовых точек CdSe и CdSe/CdS, синтезированных в водно-этанольной среде/Р.Р. Шамилов, Ю.Г. Галяметдинов//Вестник Казанского технологического университета. -2013. -Т. 16, Вып. 15. -С. 322-324.
  • Тютнев, А.П. Радиационная электрофизика органических диэлектриков/А.П. Тютнев, А.В. Ванников, Г.С. Мингалеев. -М.: Энергоатомиздат, 1989. -192 с.
  • Тютнев, А.П. Численный анализ модели Роуза-Фаулера-Вайсберга/А.П. Тютнев, Д.Н. Садовничий, С.Г. Боев//Радиационная химия. -1995. -Т. 29, Вып. 2. -С. 115-119.
  • Experimental and Theoretical Studies of Radiation-Induced Conductivity in Spacecraft Polymers/A.P. Tyutnev, V.S. Saenko, E.D. Pozhidaev, R. Ikhsanov//IEEE transactions on plasma science. -2015. -Vol. 43, Issue 9. -P. 2915-2924.
  • Dyuryagina, N.S. Using Rouse-Fowler model to describe radiation-induced electrical conductivity of nanocomposite materials./N.S. Dyuryagina, A.P. Yalovets//J. Phys.: Conf. Ser. -2017. -Vol. 830, Issue 1. -P. 12130-12136.
  • Вайсберг, С.Э. Исследование радиационной электропроводности полимеров/С.Э. Вайсберг, В.П. Сичкарь, В.Л. Карпов//Высокомолекулярные соединения. -1971. -Т. (А)13, Вып. 11. -С. 2502-2507.
Еще
Статья научная