ВВЕДЕНИЕ 5
1. Физические свойства низкомолекулярных органических полупроводников 7
1.1 Электронное строение молекул 7
1.2 Электропроводность 14
1.3 Фотопроводимость 19
1.3.1 Кинетика фототока 21
1.3.2 Температурная зависимость фотопроводимости 23
1.3.3 Спектральная зависимость фотопроводимости 24
2. Полевые транзисторы на основе органических полупроводников 26
2.1. Тонкопленочные полевые транзисторы 26
2.2. Принцип работы полевого транзистора с изолированным затвором 28
2.2.1 Принцип работы МДП-транзистора с индуцированным каналом 28
2.2.2 Принцип работы МДП-транзистора со встроенным каналом 29
2.3. Типы тонкопленочных органических полевых транзисторов 30
2.4. Вертикальные полевые транзисторы 34
3. Результаты и обсуждение 36
3.1 Влияние толщины LiF на удельное сопротивление пентацена 38
3.2 Лабораторная транзисторная структура на основе пентацен + LiF... 43
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 46
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 47
В настоящее время технологии, основанные на органических полупроводниках, успешно развиваются. Это связанно с развитием прикладных и фундаментальных аспектов науки и техники в области современной электроники, с открытием новых методов синтеза в химии и химической технологии, а также с совершенствованием производственно-технологической базы.
Применение органических полупроводников весьма обширно, например:
• органические светоизлучающие устройства;
• солнечные батареи;
• сенсоры и биосенсоры;
• органические полевые транзисторы;
• сверхпроводников, имеющих высокую критическую температуру;
• и т.д.
Все полупроводники делятся на органические и неорганические. Органические полупроводники это твёрдые вещества органического происхождения, которые уже обладают или при внешнем воздействий приобретают электронную или дырочную проводимость. Под вешним воздействием в полупроводниках образуются свободные носители заряда, делокализованные по системе сопряжённых связей. На энергию активации носителей заряда в органических полупроводниках, влияет количество сопряжений в молекуле, увеличение числа сопряжений ведет к снижению энергии активации, которая в полимерах может быть порядка тепловой энергии [1].
К органическим полупроводникам относятся органические красители (метиленовый голубой, фталоцианины), ароматические соединения (нафталин, антрацен, виолантрен и др.), полимеры с сопряжёнными связями, некоторые природные пигменты (хлорофилл, b-каротин и др.), молекулярные комплексы с переносом заряда, а также ион - радикальные соли [2].
Органические полупроводники могут иметь форму монокристаллов, поликристаллических или аморфных порошков, а так же плёнок. Из всех органических полупроводников наиболее проводящие это ион-радикальные соли, основанные на анион-радикале тетрацианхинодиметана. У этих солей проявляется металлическая электропроводность.
Для большинства органических полупроводников из-за молекулярной структуры и слабого межмолекулярного взаимодействием характерны следующие свойства:
1) поглощение света вызывает возбуждение молекул, которое может мигрировать по кристаллу в виде экситонов;
2) при воздействии света появляются носители заряда из-за распада экситонов на поверхности кристалла, дефектах его структуры, примесях, при взаимодействии экситонов друг с другом, а также с автоионизацией высоковозбуждённых молекул;
3) узкие зоны проводимости (~0,1 эв), малая подвижность носителей тока (~1 см2/в-сек);
4) наряду с зонным механизмом электропроводности осуществляется прыжковый механизм.
Таким образом, органические полупроводники характеризуются низкой электропроводностью и подвижностью, а также высокой фоточувствительностью [2, 3].
Таким образом, в ходе работы были получены следующие результаты:
1. Методом АСМ была исследована морфология поверхности пентацена, установлены типичные размеры кристаллов пентацена и распределение поверхностного потенциала на них.
2. Было показано, что с увеличением интенсивности внешнего освещения до 100% отн.ед. величина фототока, протекающего через пленку пентацена, увеличилась на один порядок.
3. В ходе работы была исследована зависимость проводимости пентаценна от толщины LiF. Были изготовлены структуры на основе пентацена с толщинами LiF 1, 6 и 11 нм. Методом АСМ была изучена морфология поверхности LiF в области с контактом и области между контактами, в результате чего был сделан вывод о том, что тип подложки для пентацена имеет сильное влияние на морфологию LiF.
4. Было установлено, что при увеличении толщины LiF проводимость пентацена увеличивается. Такой эффект связан с понижением эффективного потенциального барьера между отдельными кристаллитами пентацена.
5. Была создана транзисторная структура на основе пентацен+LiF с выходными характеристиками типичными для полевых транзисторов. LiF выполнял две функции: легирующей примеси и диэлектрика.
