Оптические и электрофизические свойства объемных гетеропереходов на основе фуллерена и органических либо неорганических доноров

• Автор: Зиминов, Виктор Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 141 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

1. Обзор литературы

1.1 Введение

1.2 Органическая электроника и фуллерен

1.2.1 Общие сведения о фуллерене

1.2.2 Взаимодействие с кислородом

1.2.3 Полимеризация фуллерена

1.2.4 Перенос заряда в комплексах на основе фуллерена

1.2.5 Планарные и объемные гетеропереходы на основе С

2. Методика эксперимента
2.1 Методика вакуумного напыления пленок
2.2 Методика измерения и анализа ВАХ
2.3 Методика измерения морфологии поверхности и композиционного состава с помощью растровой электронной микроскопии (РЭМ)
2.4 Методика измерения морфологии поверхности с помощью атомно силового микроскопа (АСМ)
2.5 Методика измерения и анализа спектров комбинационного рассеяния
2.6 Методика измерения и анализа спектров фотолюминесценции
2.7 Методика проведения квантово-химических расчетов
2.8 Методика измерения и анализа спектров эллипсометрии
3. Режимы получения образцов, результаты исследования их состава и морфологии поверхности
3.1 Режимы получения образцов
3.2 Результаты исследования морфологии образцов
3.2.1 Морфология поверхности образцов чистого фуллерена С
3.2.2 Морфология поверхности фуллерена С60 с добавлением неорганических доноров
3.2.3 Морфология поверхности фуллерена С60 с добавлением органических доноров
3.3 Результаты исследования состава композитных образцов
4. Оптические свойства образцов
4.1 Эллипсометрия
4.2 Фотолюминесценция
4.3 Квантово-химические расчеты

4.4 Комбинационное рассеяние
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. Органические полупроводниковые материалы вызывают большой интерес и широко используются в областях микро-и оптоэлектроники благодаря возможности синтезирования органических полупроводниковых молекул с заранее заданными свойствами, простоте и дешевизне создания устройств на их основе. Перспективной особенностью органической полупроводниковой электроники является возможность создания гибких устройств, сочетающих в себе оптоэлектронные компоненты и простейшие процессоры на основе органических материалов.
Для реализации эффективных органических оптоэлектронных полупроводниковых устройств необходимо создание объемного гетероперехода, образуемого на гетерогранице донорного и акцепторного органических полупроводников различной размерности (молекулярные комплексы, молекулярные гетеропереходы, композитные наноразмерные структуры). В связи с сильными акцепторными свойствами одним из наиболее широко используемых органических полупроводников является фуллерен и его модификации. В качестве донорных материалов используются как органические полупроводники (полимеры с сопряженными связями, фталоцианины, порфирины), так и неорганические материалы.
Важной особенностью, которую необходимо учитывать при использовании органических, в том числе фуллереновых, структур, является изменение свойств под действием света (фотополимеризация), кислорода или паров воды (окисление, фотостимулированное окисление), что приводит к быстрому старению таких органических слоев. С учетом этого, композитные структуры фуллерена с интеркалированными неорганическими донорами могут быть более перспективны, чем структуры с использованием органических донорных примесей.

приложенной разности потенциалов.
Другой возможный механизм описания при наличии в структуре анизотропии состава и, следственно, анизотропии электронных свойств - это механизм протекания тока через гетеропереход. Для анализа кривых использовалась модель идеального гетероперехода с учетом только частичного падения напряжения на нем (механизм прыжковой проводимости обусловливает высокое сопротивление, которое может конкурировать с сопротивлением гетероперехода), показанная в ур. 2.
1 = А'[ехр(77Г7ГТГ~ }" ехр(д; 7Г*г~)] ^
(1+ /)• кГ п (1+ /)■ кТ- п
Здесь / определяет несимметричность гетероперехода, и изменяется от 0 до бесконечности, а п определяет долю напряжения, падающего на переходе. В реальном случае п должна изменяться с ростом напряжения из-за нелинейности механизма прыжковой проводимости, но в данной модели для упрощения и уменьшения количества параметров при аппроксимации п была принята не зависящей от напряжения.
Другим возможным механизмом является ионная проводимость, но она преобладает в случае жидких растворов, большой концентрации легких ионов, или в случае сильных полей, вызывающих физическое разрушение материала, поэтому она нами не рассматривается.
2.3 Методика измерения морфологии поверхности и композиционного состава с помощью растровой электронной
микроскопии (РЭМ)
Растровая электронная микроскопия - метод формирования изображения путем сканирования поверхности исследуемого объекта сфокусированным электронным пучком и регистрации сигналов, возникающих в результате взаимодействия электронов с веществом.
Взаимодействие электронного пучка с твердым телом приводит к высвобождению слабо связанных электронов зоны проводимости в процессе