Влияние заряженных центров на транспорт носителей заряда в молекулярно допированных полимерах

• Автор: Грач, Евгений Петрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 83 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Критический обзор литературы.

Глава 2. Методика испытаний и предварительные экспериментальные

результаты

2.1. Экспериментальная установка

2.2. Приготовление образцов МДП.

2.3. Предварительные экспериментальные результаты 30 Глава 3. Физико-математическая модель влияния заряженных центров на 58 транспорт носителей заряда в молекулярно допированных полимерах

Глава 4. Контрольные эксперименты и сравнение экспериментальных

данных с выводами физико-математической модели

Общие выводы

Литература

Введение
Актуальность темы.
Молекулярно допированные полимеры (МДП) представляют собой твердый раствор низкомолекулярного соединения (допанта) в полимере-связке. Молекулы допанта распределены случайным образом в объеме полимера. В зависимости от потенциала ионизации или сродства к электрону в МДП реализуется или дырочный, или электронный тип транспорта носителей заряда. В настоящее время подобные полимеры широко используются в качестве транспортных слоев носителей заряда в изделиях оптоэлектроники.
МДП являются идеальным объектом для изучения прыжкового транспорта электронов и дырок в неупорядоченных органических средах, так как в этих материалах легко изменять как среднее расстояние между молекулами допанта (варьируя их концентрацию), так и химическую структуру или полярность среды. Для определения подвижности носителей заряда (основной характеристики транспорта носителей заряда) традиционно использовали оптический вариант времени пролета как при прямой ионизации молекул допанта в тонком (порядка 0,2 мкм) приповерхностном слое, так и при инжекции подвижных носителей заряда (обычно, дырок) из специального генерационного слоя. На времяпролетных кривых, как правило, наблюдали горизонтальное или слегка наклонное плато, по длительности которого определяли подвижность. Подобное плато ассоциировали с установлением квазиравновесного транспорта дырок с постоянной подвижностью. Интерпретацию полученных данных проводили с использованием модели гауссова беспорядка.
Разработанная в МИЭМ радиационно-индуцированная методика времени пролета, использующая пучки моноэнергетических электронов в диапазоне энергий от 1 до 50 кэВ, позволила существенно расширить экспериментальные возможности изучения транспорта носителей заряда в неупорядоченных органических системах и получить ряд новых результатов.
Оказалось, что в образцах МДП с плоским плато при их облучении электронами низких энергий порядка 4-6 кэВ (пробег не более 0,8 мкм) при

переходе к объемному облучению не обнаружено характерного треугольного сигнала, предсказываемого теорией (времяпролетная кривая в действительности близка к гиперболе). Вместе с тем выяснилось, что плато закономерно образуется при облучении образца МДП электронами со все возрастающей энергией, когда времяпролетная кривая последовательно изменяется от горбообразной до монотонно спадающей типа гиперболы, формируя горизонтальное плато при некоторой промежуточной энергии. Таким образом, плато оказалось артефактом времяпролетной методики с оптической или электронной генерацией носителей заряда в приповерхностном слое образца (в оптическом варианте речь может идти и об инжекции зарядов из специального генерационного слоя).
Но применение радиационно-индуцированной методики времени пролета вызвало серьезную критику, связанную с тем обстоятельством, что ее неотъемлемой частью является генерация электронов и дырок в объеме образца. Обычно дырки обладают повышенной подвижностью, а малоподвижные электроны выступает в роли заряженных (отрицательных) центров, роль которых в этом вопросе еще не изучена. Этот вопрос важен и для физики конденсированного состояния. В связи с этим настоящая диссертация посвящена решению актуальной задачи - детальному изучению влияния заряженных центров на транспорт носителей заряда в МДП.
Цель работы.
Определение влияния заряженных центров на транспорт носителей заряда в МДП с применением радиационно-индуцированной методики времени пролета и разработка физико-математической модели этого явления.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи.
® Проанализированы существующие модели транспорта носителей заряда в МДП.
• Разработана методика контролируемого введения заряженных центров в образец МДП и исследовано их влияние на транспорт носителей заряда в молекулярно допированных полимерах.

именоваться внешней, сторона, находившаяся в контакте с фотобумагой, -внутренней. Основное внимание уделено данным, отвечающим облучению образцов с внешней стороны, поскольку именно в этом случае всегда удается добиться появления горизонтального плато на времяпролетных кривых.
Рис. 2.10. Времяпролетные кривые, зарегистрированные в образце 30% ДЭШ.ПК толщиной 45.5 мкм. Облучение со стороны внешней (1-3) и внутренней (4) поверхности при энергии падающих электронов 3.2 (1, 4), 10.1 (2) и 13.5 кэВ (3). Постоянная времени измерения КС 20 мкс. Ток пучка 0.42 мкА/см2.
Наиболее важные результаты получены для самых толстых образцов. Для них эффект изменения стороны облучения образцов наиболее выражен. При облучении образцов со стороны внешней поверхности на времяпролетных кривых наблюдается 5 -образное (горбообразное) плечо, сохраняющееся даже при энергии электронов 10 кэВ, и исчезающее только при 13.5 кэВ, когда на кривой образуется плоское плато (рис. 2.10). В случае облучения со стороны внутренней поверхности даже при минимальной энергии электронов 3.2 кэВ предпролетная ветвь кривой имеет вид наклонного плеча и резко контрастирует с кривой, полученной для внутренней поверхности (рис. 2.10, кривые 1 и 4).
Для образцов толщиной 20 мкм отмеченные выше особенности поведения времяпролетных кривых остаются в силе (рис. 2.11). Следует