J. Physique Lett. 45, 551-558 (1984)
DOI: 10.1051/jphyslet:019840045011055100

Transient effects during the electrochemical doping of cis-(CH) x : in situ ESR study

A. El-Khodary et P. Bernier

Groupe de Dynamique des Phases Condensées, U.S.T.L., Place Eugène Bataillon, 34060 Montpellier Cedex, France

Abstract
An in situ electron spin resonance (ESR) study has been carried out during the electrochemical doping (n and p type) of cis-(CH)x. Partial cis-trans isomerization was deduced from the observation of two superposed ESR lines at very light doping level (Y ≈ 0.06 %). For Y ≈ 0.3 % a single sharp line was observed suggesting that a state of complete or almost complete isomerization was reached. The diffusion coefficient D of the counterions (dopants) from the surface to the interior of the fibrils has been deduced (D ˜ 5 x 10-18 cm2 s-1). Our results show that this diffusion which is very slow in the volume of the fibrils is not required to trigger the isomerization process. A model is proposed in order to understand this situation taking into account the existing information on the fibril microstructure.

Résumé
Nous avons étudié le dopage de type n et p in situ du polyacétylène cis-(CH)x par voie électrochimique en utilisant la RPE. Une isomérisation partielle a été mise en évidence par l'observation de deux raies de RPE superposées pour un taux de dopage très faible (Y ≈ 0,06 %). Pour Y ≈ 0,3 % une raie singuiet étroite a été observée suggérant qu'un état d'isomérisation complète ou presque complète a été atteint. Le coefficient de diffusion D des contre-ions de la surface vers l'intérieur des fibres a été déduit : (D ˜ 5 x 10-18 cm2 s-1). Nos résultats montrent que cette diffusion n'intervient pas pour déclencher le processus d'isomérisation. Nous proposons un modèle dans lequel on tient compte des informations existant sur la microstructure des fibres pour comprendre cette situation.

PACS
6140K - Structure of polymers, elastomers, and plastics.
6630J - Diffusion, migration, and displacement of impurities in solids.
7630 - Electron paramagnetic resonance and relaxation condensed matter.
8230Q - Isomerization and rearrangement.

Key words
diffusion in solids -- isomerisation -- organic semiconductors -- paramagnetic resonance of ions and impurities -- polymers -- semiconductor doping -- transient effects -- cis polyacetylene -- semiconductor -- electrochemical doping -- electron spin resonance -- cis trans isomerization -- ESR lines -- diffusion coefficient -- fibril microstructure