Тип работы:
 Предмет:
 Язык работы:


Электронные свойства органических и металлоксидных материалов

Работа №152508

Тип работы

Магистерская диссертация

Предмет

прочее

Объем работы53
Год сдачи2024
Стоимость4000 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
24
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение 4
Глава 1. Электронные свойства органических и металлооксидных материалов для применения в устройства органической электроники 7
1.1 Органические полупроводниковые материалы и их использование в электронных приборах 7
1.2 Структурные и электронные свойства тонкопленочных систем на основе органических полупроводников и оксидов металлов 14
Глава 2. Методы синтеза и анализа двухслойной интерфейсной структуры на основе ультратонких пленок MоO3 и фталоцианиа меди 27
2.1 Объекты исследования 27
2.2 Магнетронное распыление в вакууме 29
2.3 Термическое напыление в вакууме 31
2.4 Рентгеновская и ультрафиолетовая фотоэлектронная спектроскопия 32
2.5 Атомно-силовая микроскопия 35
2.6 Рентгеноструктурный анализ 37
Глава 3. Результаты и обсуждения 39
3.1 Характеризация атомного состава методом РФЭС тонких плёнок MoO3 39
3.2 Установление структуры максимумов валентной зоны и работы выхода плёнок MoO3 45
3.3 Характеризация топографии поверхности методом АСМ и структурирования методом XRD 48
3.4 Характеризация атомного состава методом РФЭС интерфейсной структуры MoO3/CuPc 49
3.5 Установление структуры максимумов валентной зоны и работы выхода интерфейсной структуры MoO3/CuPc 50
Выводы 51
Благодарности 51
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 52


Органические полупроводники перспективны в плане использования в устройствах органической электроники. Светодиоды (OLED), органические солнечные ячейки (OSC) и органические транзисторы (OFET) обладают множеством особых характеристик, таких как полностью твердотельная структура, активное излучение света, высокая яркость, высокое соотношение контраста, ультратонкий дизайн, низкая стоимость, низкое энергопотребление, отсутствие ограничений угла обзора, широкий диапазон рабочих температур. Благодаря такому множеству отличительных особенностей, технологии OLED, OSC и OFET являются наиболее подходящими для удовлетворения будущих потребностей человечества в плоских дисплеях и устройствах преобразования солнечной энергии. Для достижения высокого уровня применения и коммерциализации одним из ключевых факторов является повышение яркости и эффективности OLED, что зависит не только от качества и характеристик органических материалов, но также от уровня инжекции и равновесия носителей заряда, инжектируемых из анода и катода в устройство. Для повышения эффективности таких устройств значительное внимание уделяется возможности управления физико-химическими процессами, протекающими в пограничной области органических материалов. Одним из таких способов управления является введение в состав структуры тонких слоев полупроводниковых оксидов металлов, что приводит локальному повышению значений работы выхода и изменению расположения энергетических состояний в структуре [18].
Одним из способов решения описанных проблем может стать применение в устройствах органической электроники интерфейсной структуры MoO3/CuPc для снижения потенциального барьера инжекции дырок в светоизлучающий слой.
Таким образом, тема настоящей работы, состоящей в изучении электронных свойств пограничных структур на основе полупроводниковых оксидов металлов и органических полупроводников, является актуальной.
Цель работы: установление структурных и электронных свойств двухслойной интерфейсной структуры на основе слоя MоO3, отличающегося высокими значениями работы выхода, достигающими 6 эВ, и органического полупроводникового слоя на основе молекул фталоцианина меди.
Задачи:
• Синтез методом магнетронного распыления и характеризация атомного состава методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) тонких плёнок MoO3;
• Установление структуры максимумов валентной зоны и работы выхода плёнок MoO3 методом ультрафиолетовой фотоэлектронной спектроскопии (УФЭС).
• Характеризация топографии поверхности методом атомно-силовой микроскопии (АСМ) и структурирования методом рентгеноструктурного анализа (XRD);
• Синтез методом термического напыления в вакууме и характеризация атомного состава методом РФЭС интерфейсной структуры MoO3/CuPc;
• Установление структуры максимумов валентной зоны и работы выхода методом УФЭС интерфейсной структуры MoO3/CuPc.
Новизна:впервые показано, что в пленках MoO3, толщиной 10 нм, синтезированных методом магнетронного распыления, в условиях in situ и ex situ совпадает соотношение концентраций атомов Mo и O, 1 : 2.5 с учетом последующей кратковременной Ar+ очистки исследованных поверхностей. Значения работы выхода таких пленок MoO3 совпадают в пределах погрешности и составляют 5.9 эВ ± 0,2 эВ. При увеличении толщины слоя MoO3 до 150 нм соотношение концентраций атомов Mo и O изменяется до 1 : 3, а значения работы выхода остаются без изменений. Впервые в процессе формирования интерфейсной структуры MoO3/CuPc установлено энергетическое положение максимумов валентной зоны и установлено уменьшение значений работы выхода поверхности от 5.9 эВ до 5.6 эВ при увеличении толщины слоя CuPc до 50 нм.
Объекты исследования:сверхтонкие и тонкие плёнки MoO3 на подложке из Si и тонкие плёнки органического полупроводника фталоцианина меди(CuPcили C32H16CuN8) на поверхности MoO3. Пленки MoO3, толщиной от 10 нм до 150 нм, сформированы методом магнетронного напыления в ходе данной работы. Плёнки CuPcтолщиной 50 нм сформированы в ходе данной работы путем термического осаждения в вакууме.


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!
ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ
КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР

• Синтезированы плёнки MoO3 толщиной от 10 нм до 150 нм методом магнетронного распыления. Проведён анализ химического состава полученных плёнок MoO3 методом РФЭС. Стехиометрия плёнки толщиной 10 нм около 2,5, а толщиной 30 нм и 150 нм около 3;
• Методом УФЭС установлена структура максимумов валентной зоны и определены значения работы выхода плёнок MoO3, составляющие 5,9 эВ ± 0,2 эВ. Установлено отсутствие значительного влияния на работу выхода толщины, стехиометрии и атмосферных загрязнений;
• Методом АСМ установлена шероховатость поверхности плёнок MoO3 около 1 нм. Методом рентгеноструктурного анализа установлен аморфных характер плёнок MoO3;
• Синтезирована интерфейсная структура MoO3/CuPc. Методом РФЭС установлен атомный состав, подтверждающий существование на поверхности MoO3 тонкой плёнки CuPc;
• Методом УФЭС полученаструктура максимумов валентной зоны и определено значение работы выхода интерфейсной структуры MoO3/CuPc, равное 5,6 эВ.



1. Adachi C., Tsutsui T., Saito S. Organic electroluminescent device having a hole conductor as an emitting layer //Applied physics letters. – 1989. – Т. 55. – №. 15. – С. 1489-1491.
2. Caplins B. W. et al. Femtosecond to nanosecond excited state dynamics of vapor deposited copper phthalocyanine thin films //Physical Chemistry Chemical Physics. – 2016. – Т. 18. – №. 16. – С. 11454-11459.
3. Cauduro A. L. F. et al. Work function mapping of MoOx thin-films for application in electronic devices //Ultramicroscopy. – 2017. – Т. 183. – С. 99-103.
4. Chiang C. K. et al. Electrical conductivity in doped polyacetylene //Physical review letters. – 1977. – Т. 39. – №. 17. – С. 1098.
5. Cw T. Organic electroluminescent diodes //Appl. Phys. Lett. – 1987. – Т. 51. – С. 913-915.
6. El Ouedghiri-Idrissi I. et al. Photoluminescence of organic thin film Copper phthalocyanine CuPc for LED application //Materials Today: Proceedings. – 2022. – Т. 66. – С. 76-79.
7. Kalyani N. T., Dhoble S. J. Organic light emitting diodes: Energy saving lighting technology—A review //Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2012. – Т. 16. – №. 5. – С. 2696-2723.
8. Kumari S. et al. Structural and optical properties of thermally induced nanostructures in amorphous molybdenum oxide thin films //Journal of Materials Science: Materials in Electronics. – 2021. – Т. 32. – №. 20. – С. 24990-24996.
9. Matsushima T., Kinoshita Y., Murata H. Formation of Ohmic hole injection by inserting an ultrathin layer of molybdenum trioxide between indium tin oxide and organic hole-transporting layers //Applied Physics Letters. – 2007. – Т. 91. – №. 25.
10. Peters MG, High power, high efficiency diode lasers at JDSU, Talk PTuC3, Program of the conference on lasers and electro-optics conference, May 21–26; 2006. p. 14,
11. Pope M., Kallmann H. P., Magnante P. Electroluminescence in organic crystals //The Journal of Chemical Physics. – 1963. – Т. 38. – №. 8. – С. 2042-2043.
12. Ramana C. V. et al. Growth and surface characterization of sputter-deposited molybdenum oxide thin films //Applied surface science. – 2007. – Т. 253. – №. 12. – С. 5368-5374.
13. Schwieger T. et al. Electronic structure of the organic semiconductor copper phthalocyanine and K-CuPc studied using photoemission spectroscopy //Physical Review B. – 2002. – Т. 66. – №. 15. – С. 155207.
14. Tokarz-Sobieraj R. et al. Properties of oxygen sites at the MoO3 (0 1 0) surface: density functional theory cluster studies and photoemission experiments //Surface Science. – 2001. – Т. 489. – №. 1-3. – С. 107-125.
15. Tong W. Y. et al. Infrared photoluminescence from α-and β-copper phthalocyanine nanostructures //Optical materials. – 2010. – Т. 32. – №. 9. – С. 924-927.
...
18 источников
Часть введения
Часть введения
Часть третьей главы

Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.




©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ
.