Long Term Behavior of Radiation-Induced Currents in Fluorinated Ethylene Propylene Copolymer

Abstract

Recently it has been shown that the radiation-induced conductivity of fluorinated ethylene propylene copolymer (Teflon FEP) exposed to X-rays, as a function of time, goes through a maximum and eventually reaches a steady state value. This time-dependence was interpreted in terms of a rate theory of conduction which generalizes an earlier theory by Weingart and Lee. In the present paper the theory is fürther generalized and numerical results are presented for the dose dependence of the radiation-induced current, the behavior of the current for repeated irradiation, and the time-dependence of the concentration of free and trapped carriers. An energetically deep trapping level with a detrapping time of 3 × l06 s and a limited number of trapping sites (Nt = 8 × 1015 cm−3) is necessary to obtain general agreement between theory and experiment. Further, a shallower deep trapping level is needed to describe the short term behavior of the currents. Die strahlungsinduzierte Leitfähigkeit von Tetrafluoräthylen-propylen (Teflon FEP) als Funk-tion der Zeit unter Bestrahlung mit Röntgenstrahlen geht durch ein Maximum und nähert sich asymptotisch einem Gleichgewichtszustand. Diese Zeitabhängigkeit wurde durch eine Theorie basierend auf Ratengleichungen beschrieben, die auf Arbeiten von Weingart und Lee zurückgeht. Diese Theorie wird verallgemeinert. Numerische Ergebnisse für die Dosisabhängigkeit des strah-lungsinduzierten Stroms, für das Stromverhalten bei wiederholter Bestrahlung und für. die Zeitabhangigkeit der freien und in Haftstellen verweilenden Ladungsträgerdichten werden gezeigt. Ein energetisch tiefes Haftstellenniveau mit einer „detrapping”︁ Zeit von 3 × 106 s und einer begrenzten Anzahl von Haftstellen (Nt = 8 × 1015 cm−3) ist notwendig, um übereinstimmung im Langzeitverhalten zwischen Theorie, und Experiment zu erhalten. Zusätzlich wird eine flache Haftstelle benötigt, um das Kurzzeitverhalten der Ströme zu erklären.