Неравновесные фотоэлектрические процессы в органических низкомолекулярных слоях и полимерах

• Автор: Колесников, Владислав Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 256 с. : ил

ОГ ДАВЛЕНИЕ

Г лава 1. Введение

§1.1. Общая характеристика работы

§ 1.2. Эволюция общефилософского понятия модели

§1.3. Построение моделей и язык науки

§ 1.4. Особенности моделей электрических явлений в органических

твердых телах; постановка задачи исследований

Глава 2. Генерация носителей заряда в органических низкомолекулярных

кристаллах и полимерах

§2.1. Механизмы генерации. Обзор литературы

§2.1.1. Автоионизационная модель фотогенерации
§ 2.1.2. Влияние поля на термализацию электронав
автоионизационной модели фотогенерации
§ 2.1.3. Модель прямых оптических СТ-переходов
§2.1.4. Фотогенерация носителей заряда в полимерах, допированных
красителями
§ 2.2. Фотогенерация носителей заряда в поликристаллических слоях
пентацена и тетрацена в рамках модели Онзагера
§ 2.2.1. Объекты и методика; импульсные методы измерений
§ 2.2.2. Фотогенерация носителей заряда в пентацене в слабых
электрических полях
§ 2.2.3. Температурная зависимость расстояния термализации для
пентацена
§ 2.2.4. Фотогенерация носителей заряда в сильных электрических
полях
§ 2.2.5. Фотогенерация в поликристаллических слоях тетрацена
§ 2.2.6. Исследование быстрой компоненты фотопроводимости
§ 2.3. Фото- и темновая генерация носителей заряда в фотопроводящих
полимерах и полимерах, допированных красителями
§2.3.1. Методические особенности измерения генерации в
полимерах
§ 2.3.2. Модели, используемые для описания темновой релаксации
заряда, нанесенного на поверхность полимерного слоя
§ 2.3.3. Ксерографический темновой разряд слоев фоторезистов
§ 2.3.4. Темновой разряд допированных полигидроксиаминоэфиров
§ 2.3.5. Фотохимические процессы в полимерных слоях и генерация в
них носителей заряда
§ 2.3.6. Фото- и темновой спады поверхностного потенциала
полимерных слоев, фотохимически допированных алюминием
§2.4. Выводы главы
Г лава 3. Перенос заряда в органических полупроводниках
§3.1. Зонная и прыжковая модели; обзор литературы
§ 3.2. Измерение подвижности носителей заряда в тонких
кристаллических образцах тетрацена и пентацена

§ 3.3. Методика измерения импульсной фотопроводимости при
объемной генерации носителей заряда
§3.3.1. Влияние измерительной цепи на форму импульса фототока 115 § 3.3.2. Влияние неоднородной по толщине образца генерации
носителей заряда на импульсный фототок
§ 3.3.3. Ограничение импульсных фототоков объемным зарядом
§ 3.3.4. Сравнение теории с экспериментом
§ 3.4. Подвижность носителей заряда в кристаллических слоях
пентацена в рамках модели квазиравновесного транспорта
§ 3.5. Импульсная фотопроводимость в случае приповерхностной
генерации носителей заряда
§3.5.1. Модели гауссова и дисперсионного транспорта носителей
заряда; обзор литературы
§ 3.5.2. Подвижность носителей заряда в полимерных слоях в рамках
модели гауссова транспорта
§ 3.6. Теория импульсной проводимости при объемной генерации
носителей заряда в рамках модели дисперсионного транспорта
§3.6.1. Экспоненциальное распределение ловушек
§ 3.6.2. Гауссово распределение ловушек для носителей заряда
§ 3.7. Экспериментальное исследование дисперсионного транспорта
носителей заряда
§3.7.1. Влияние измерительной цепи на результаты измерений
дисперсионного транспорта
§ 3.7.2. Дисперсионный транспорт носителей заряда в слоях
диметилглиоксимата платины
§ 3.7.3. Дисперсионный транспорт в мелкокристаллических слоях
пентацена
§ 3.7.4. Исследование дисперсионного транспорта в монокристаллах
тетрацена
§ 3.7.5. Дисперсионный транспорт в слоях Лэнгмюра-Блоджетт .... 173 §3.7.6. Дисперсионный транспорт при ступенчатой генерации
носителей заряда
§ 3.8. Выводы главы
Глава 4. Инжекция носителей заряда в слои органических
полупроводников
§ 4.1. Особенности инжекции в полимерные слои, фотохимически
допированные металлом
§ 4.2. Аномальные ВАХ субмикронных слоев органических
полупроводников
§ 4.3. Влияние электродов на электролюминесценцию полиимида
§ 4.4. Выводы главы
Г лава 5. Заключение
Основные выводы диссертации
Список цитируемой литературы
Глава 1. Введение § 1.1. Общая характеристика работы
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ
На современном этапе развития техники и технологии процессов записи, считывания, передачи и хранения информации устройства, используемые для этих целей, могут содержать в пределе до 105'106 атомов на 1 бит информации. Такие устройства более технологичны, имеют меньшую стоимость, разнообразнее по строению и свойствам, когда они состоят из органических полупроводников - низкомолекулярных органических веществ или полимеров. По сравнению с неорганическими, эти вещества обладают также рядом незаменимых механических и физических свойств и качеств. В частности, полимерам присущи, как правило, высокая эластичность, гибкость, малый удельный вес, стойкость к химически агрессивным средам и др. К тому же, успехи синтеза новых органических веществ с заданными свойствами позволяют прогнозировать расширение их использования в различных областях человеческой деятельности.
Электрические, фотоэлектрические и оптические свойства органических полупроводников в настоящее время являются предметом пристального изучения. Интенсивное развитие этой отрасли знаний привело к появлению в последние годы транзисторов на органических полупроводниках, полимерных электролюминесцентных экранов большой площади, голографических меток защиты товаров от фальсификации и т.д.
Однако, многие вопросы, касающиеся фотогенерации носителей заряда, их транспорта, инжекции и др., остаются еще не ясными. В литературе ведутся дискуссии по применимости гауссовой и дисперсионной моделей транспорта носителей заряда к допированным полимерам и поликристаллическим слоям органических полупроводников. Не получили

экситонов, их миграцию по полимерной цепи и формирование внутримолекулярных сэндвичевых эксимеров [78]. Таким образом, фотогенерация носителей заряда в фоточувствительных полимерах имеет особенности, связанные с транспортом экситонов и носителей заряда вдоль полимерной цепи [78,79]. В системах, содержащих донорные и акцепторные молекулы или фрагменты полимерных цепей, фотогенерация носителей заряда происходит через стадию образования состояния с переносом заряда. Так, Браун [80] рассматривает случай генерации свободных носителей заряда из наинизших синглетных или триплетных состояний с переносом заряда (СТ-вШе), которые могут образовываться или путем прямого оптического перехода или непрямым путем, когда возбужденный донор (акцептор) сталкивается с акцептором (донором). При этом возможны либо дезактивация СТ-состояния в основное состояние донор-акцептор (Е>А), либо диссоциация на свободные носители заряда Б+ и А-. Пути распада СТ-состояния показаны на схеме:
кфБ) . _
СТ] — - ^ О + А (Свободные носители заряда) кг

ОА(Основное состояние)
Состояние СТ] распадается либо путем диссоциации во внешнем электрическом поле на свободные носители заряда с константой скорости кдО7), либо путем дезактивации на основное состояние с константой скорости кг Можно предположить, что в течение времени жизни

СТ]- состояния несколько раз могут испытывать процессы диссоциация -рекомбинация. Что отличает предложенную модель от обычной модели Онзагера.