Elektriksel boşalma ortamından poliimid (PI) yüzeyine çöktürülmüş nano-boyutlu karbon örtünün dielektriğin elektro-fiziksel özelliklerine etkisi

Bu çalışmada, üstün elektriksel, termal, mekanik ve kimyasal özelliklere sahip olması nedeniyle, elektriksel sistemlerin yalıtımında, mikroelektromekanik sistemlerde, biyomedikalde, optoelektronk ve mikroelektronik teknolojisinde yaygın olarak kullanılan poliimid (PI) dielektriğin elektrofiziksel özellikleri incelenmiştir. Bu amaçla PMDA-ODA tipi bir PI örneğinin, dielektrik permitivite, dielektrik kayıp faktörü ve AC iletkenlik gibi elektrofiziksel özellikleri, belirli frekans ve sıcaklık aralığında Metal-Dielektrik-Metal (Au-PI-Au) elektrot sisteminde ölçülen kapasitans (C), kayıp açısı (D) ve kondüktans (G) değerlerinden hareketle hesaplanmıştır. Daha sonra özdeş üç örnek ele alınarak üç farklı modifikasyon prosesine tabi tutulmuştur. Modifikasyona uğrayan örneklerin, elektrofiziksel özellikleri aynı yöntemle tekrar ölçülmüş ve taramalı elektron mikroskobuyla (SEM) görüntüleri incelenmiştir. Modifiye olmuş örnekler için hesaplanan değerler, frekans ve sıcaklık eksenine göre çizdirilerek karşılaştırmalı olarak analiz edilmiştir. Elde edilen deneysel sonuçların, Havriliak-Negami yaklaşımı kullanılarak elde edilen teorik sonuçlarla grafiksel olarak uyum sağladığı gözlenmiştir. Seçilen bir örneğin aktivasyon enerjisi iki farklı relaksasyon bölgesi için Arrhenius denklemi yardımıyla hesaplanarak, örneğin iletim mekanizması hakkında bir fikir edinilmesi sağlanmıştır. Ayrıca seçilen örnek için dielektrik delinme gerilimi, hacim ve yüzey dirençleri de ölçülmüştür.Sonuç olarak: i) Arayüzeysel polarizasyon proseslerinin ve örneğin DC iletkenlik değerinin özellikle yüksek sıcaklık-düşük frekans bölgelerinde örneğin dielektrik davranışı üzerinde büyük etkilerinin olduğu, ii) PI dielektrikte elektriksel iletimin daha çok iyon atlaması yoluyla sağlandığı ve iii) Elektriksel özellikler incelendiğinde, uygulanan modifikasyonlardan en verimlisinin bir saat süresince %5C2H2-%95Ar plazmada gerçekleştirilen işlem olduğu, korona modifikasyonunun ise örneğin elektriksel özelliklerini olumsuz yönde etkilediği görülmüştür.