Тема: Исследование электрофизических характеристик органических полупроводников

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].

Купить

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.

Купить