Electrical Conductivity of Composite Materials Based on n-InSe and Thermally Expanded Graphite

Abstract

Одержано композитні матеріали на основі напівпровідникового порошку InSe та терморозширеного графіту (ТРГ). Концентрація ТРГ змінювалась від 4 мас. % до 20 мас. %, вихідні матеріали пресувались у шайби за допомогою гідравлічного пресу. Досліджено перколяційний характер електропровідності таких композитних матеріалів. Оскільки електропровідність порошку InSe майже на 9 порядків менша від електропровідності ТРГ, то ТРГ можна вважати провідною фазою в даному композиті. Проведено виміри залежності електропровідності від вмісту ТРГ та температури. З графічної залежності електропровідності від вмісту ТРГ оцінено значення порогу перколяції. При дослідження електропровідності композитних матеріалів потрібно враховувати, що струм протікає як всередині окремих кристалітів так і через інтерфейс між ними. Запропоновано теоретичну модель, яка описує отримані експериментальні результати температурних залежностей електропровідності. На основі аналізу температурних залежностей електропровідності зроблено висновки про домінуючий механізм протікання струму.

The composite material was obtained based on InSe semiconductor powder and thermally expanded graphite (TEG). The TEG content varied from 4 wt. % up to 20 wt. %, the starting materials were pressed into disks using a hydraulic press. The percolation nature of the electrical conductivity of such composite materials was studied. Since the electrical conductivity of InSe powder is almost 9 orders of magnitude lower than the electrical conductivity of TEG, TEG can be considered as a conducting phase in this composite. The dependences of the electrical conductivity on the TEG content and temperature were measured. The value of the percolation threshold was estimated from the graphical dependence of the electrical conductivity on the TEG content. When studying the electrical conductivity of composite materials, it should be taken into account that the current flows both inside individual crystallites and through the interface between them. The theoretical model was proposed that describes the obtained experimental results of the temperature dependences of electrical conductivity. The conclusions were made about the dominant current flow mechanism on the basis of the analysis of the temperature dependence of electrical conductivity.