Электронный транспорт в гетероструктурах на основе широкозонных полимерных материалов

• Автор: Салихов, Ренат Баязитович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 263 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Г лава 1. Транспорт заряда в тонких пленках органических диэлектриков
1.1. Проводимость неупорядоченных систем
1.2. Прыжковый транспорт носителей заряда
1.3. Модели переноса заряда через ловушки
1.4. Перенос носителей заряда через границу электрод - полимерная пленка

1.5. Перенос носителей заряда по состояниям в середине запрещенной зоны
1.6. Транспорт заряда вдоль границы двух тонких диэлектрических пленок
Глава 2. Объекты и методы их исследования
2.1. Полиариленфталиды и их свойства
2.2. Изготовление многослойных пленочных образцов
2.3. Методы исследований
2.4. Анализ ошибок измерений 98 Г лава 3. Электрофизические свойства тонких пленок
полидифениленфталида
3.1. Определение основных параметров носителей заряда вблизи
порога переключения аналитическим методом
3.2. Определение параметров носителей заряда вблизи порога переключения по давлению времяпролетным методом
3.3. Влияние избыточного давления на дрейфовую подвижность носителей заряда в пленках полидифениленфталида 129 Глава 4. Оптические свойства тонких пленок полидифениленфталида
4.1. Исследование оптических свойств пленок полидифениленфталида методом модуляционной спектроскопии
4.2. Влияние примесей на модуляционный спектр полимера

4.3. Электронная структура полидифениленфталида
Глава 5. Особенности транспорта носителей заряда в полимерных пленках
5.1. Влияние температуры на перенос носителей заряда в тонких полимерных пленках 15
5.2. Изучение механизмов переноса носителей заряда в гетероструктурах металл - полимер
5.3. Влияние химической структуры полимера на параметры переноса заряда в гетероструктурах 179 Г лава 6. Транспортный слой на границе раздела двух полимерных пленок
6.1. Исследование транспорта заряда вдоль границы раздела двух полимерных пленок
6.2. Подвижность носителей заряда вдоль границы раздела
полимер - полимер
6.3. Свойства транспортного слоя
Глава 7. Возможности практического использования свойств транспортного слоя
7.1. Гетероструктуры на основе полимерных пленок и кремния
7.2. Полевой эффект на интерфейсе полимер - полимер
7.3. Влияние допирования на проводимость вдоль границы раздела полимер - полимер
7.4. Сенсорные свойства транспортного слоя
Заключение
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования транспортных-свойств,полимерных пленок во многом связана с быстрым и все ускоряющимся переходом, полимерной электроники из сферы исключительно фундаментальных и прикладных исследований в область коммерческих приложений. В электронном словаре даже появилось новое слово политроника (полимер + электроника), как короткое название для этой быстро развивающейся отрасли технологии. Элементы политроники содержат такие компоненты, как электролюминесцент-ные диоды, полевые транзисторы, датчики, гибкие батареи, дисплеи, устройства памяти и логики. Полимерная электроника представляет интерес как возможная дешевая и гибкая альтернатива неорганическим приборам.
В подавляющем большинстве случаев внимание исследователей и.раз-работчиков направлено на использование органических соединений с сопряженной системой валентных л-электронов. Однако следует заметить, ■ что в последнее время в этой области наметились, непреодолимые проблемы, связанные с низкой подвижностью носителей заряда и их невысокой концентрацией. Кроме того, используемые органические кристаллы и полимеры, как правило, обладают слабой устойчивостью к внешним условиям и плотностям токов, необходимым для практических применений.
Перед исследователями поставлена задача поиска новых физических явлений и новых органических соединений, позволяющих достичь как резкого улучшения электрофизических (транспортных) параметров, так и стабильных эксплуатационных свойств.
Одним из перспективных объектов исследований является новый класс полимеров — полиариленфталидов, обладающих высокой термостойкостью, химической инертностью и хорошими-пленкообразующими свойствами. Эти полимеры, по всем признакам являются диэлектрическими материалами, обладая несопряженной системой валентных л-электронов. Однако в тонких субмикронных пленках их отличают нетипичные электрофизические харак-

кубической изотропной решетки, состоящей из точечных центров, беспорядочно распределенных по энергии и беспорядочно расположенных в узлах решетки. Прыжки со скоростью перескока Щ- традиционно рассматриваются только между самыми близкими соседними прыжковыми центрами.
Скорость перескока IVу обычно описывается формализмом Миллера-Абрахамса (МА) для материалов со слабой электронно - фононной связью (однофононное приближение) или скоростью Маркуса, когда поляронные эффекты важны (многофононное приближение). Энергия прыжковых центров в беспорядочном органическом твердом теле, подчиненная случайному распределению,, обычно описывается распределением Гаусса с шириной о>:. Энергетический беспорядок ведет к асимметричной зависящей от энергии скорости Жу Ф в то время как более ранние разработки в методе ПЭС, главным образом касаются симметричной скорости IV,] =Г),-= Ж. В последнем случае рандомизация Ж управляется позиционным беспорядком, и эффективная скорость перескоков Же при определена известным уравне-
нием ((Ж-Же)/(И/ + 2Ж1,)) = 0, которое напоминает вышеупомянутое уравнение
для эффективной проводимости сге. Здесь угловые скобки обозначают позиционное конфигурационное усреднение.
Вычисление Жс становится значительно более сложным в сильных электрических полях. Прыжковая проводимость в сильном электрическом поле и полевая зависимость ПГе впервые изучалась Боттгером и Бриксиным [45], которые разработали простое ПЭС (с единственным параметром). Такой подход учитывает только позиционный беспорядок и может привести к отрицательному градиенту дрейфовой скорости, что означает уменьшение дрейфовой скорости с увеличением электрического поля.
Более общее, полностью самосогласованное ПЭС было предложено в [48] и допускало три независимых параметра, однако, оно не в состоянии предсказывать отрицательного градиента скорости дрейфа.
Мовар и другие [43, 44, 46, 47] разработали теорию ПЭС, основанную на уравнении МА для скорости перескоков, чтобы описать проводимость и