Электронные свойства полупроводниковых структур, содержащих органические пленки политиофена и корбатина

• Автор: Комолов, Алексей Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 161 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Полупроводниковые структуры, содержащие тонкие органические пленки

1.1. Химический состав и геометрическая структура пленок полупроводниковых полимеров и ЛБ пленок
1.2 Особенности зонной энергетической структуры пленок полупроводниковых полимеров и Л Б пленок

1.3 Вольт-амперные и фотоэлектрические характеристики структур на основе

пленок полупроводниковых полимеров и ЛБ пленок

1.4. Исследования электронных и химических процессов на интерфейсе

органическая пленка/металл(полупроводник)

1.5 Специфика пленок поли(З-додецилтиофена) и корбатина

Заключение
Глава 2. Экспериментальные методики
2.1. Приготовление полупроводниковых структур на основе пленок политиофена и корбатина
2.2. Методики, используемые для контроля качества изготовленных структур
2.2.1 Микроскопия атомных сил (АБМ)
2.2.2 Оже электронная спектроскопия (ОЭС) и электронная спектроскопия для химического анализа (ЭСХА)
2.2.3 Спектроскопии поглощения видимого и инфракрасного излучения и лазернно десорбционная масс-спектрометрия
2.3. Методика автоматизированных измерений вольт-емкостных и электрохимических свойств полупроводниковых структур на основе пленок ПДДТ и ЛБ КРБ
2.4. Методика автоматизированных измерений проводимости, фотопроводимости и фотоЭДС полупроводниковых структур на основе пленок
ПДДТ и ЛБ КРБ
Выводы
Глава 3. Диагностика свойств приготовленных полупроводниковых структур
3.1. Геометрическая структура поверхностей
3.1.1. Поверхности используемых подложек

3.1.2. Поверхности исследуемых пленок и внешних электродов
3.2. Элементный и молекулярный состав
3.2.1. Результаты измерений ОЭС
3.2.2. Результаты измерений РФЭС
3.2.3. Результаты исследований методами спектроскопии ИК поглощения и лазерно-десорбционной масс-спектрометрии
3.3. Спектры оптического поглощения пленок
Выводы
Глава 4. Вольт-емкостные, фотоэлектрические свойства и модели зонных
энергетических диаграмм исследуемых структур
4.1. Вольт-емкостные характеристики исследуемых пленок в контакте с электролитом
4.1.1. Диэлектрические свойства и электронейтральность
4.1.2. Электрохимическая стабильность пленок ПДЦТ, ЛБ КРБ, олигобипиридила, биатрона и дендримёра-118 и эффект контролируемой катодной декомпозиции пленок ПДЦТ и ЛБ КРБ
4.2. Вольт-амперные характеристики симметричных латеральных и “сэндвичных” структур метал/пленка/метал
4.3. ФотоЭДС в структурах Бі/пленка/металл и особенности интерфейсов п-Бі/пленка и р-Зі/пленка
4.4. Модель зонных энергетических диаграмм исследуемых структур
Выводы
Глава 5. Анализ фотоэлектрических характеристик на основе моделей зонных
энергетических диаграмм
5.1. Вольт-амперные характеристики и инжекция заряда
5.2. Фотопроводимость и фотоВАХ
5.3. Спектральные характеристики фотопроводимости
5.4. Переходные характеристики фотоЭДС и фотопроводимости
Выводы
Основные результаты работы
Библиографический список использованной литературы.

Введение
На протяжении последних десятилетий возрастает интерес к исследованию электронных свойств слоистых структур, обусловленный развитием микроэлектроники. Особое внимание уделяется поиску и исследованию материалов, альтернативных известным структурам на основе неорганических полупроводников. Тонкие пленки, состоящие из органических макромолекул, обладают большими потенциальными возможностями использования в электронике. Это связано с тем, что некоторые из них обладают полупроводниковыми свойствами за счет делокализованных л электронов и, одновременно, обладают механической эластичностью. При этом свойства органических материалов возможно целенаправленно модифицировать в процессе химического синтеза молекул. Перспективность макромолекулярных органических структур становится более очевидной в свете миниатюризации электронных устройств и разработки молекулярной электроники. В этом плане целью исследователей является создание активных элементов схем, состоящих из одной молекулы.
Таким образом, тема диссертационной работы, связанная с созданием, систематическим исследованием и объяснением свойств полупроводниковых структур на основе органических макромолекулярных пленок политиофена и корбатина, представляется современной и актуальной.
В области исследований электронных свойств структур на основе макромолекулярных пленок остается открытым целый ряд вопросов. Не до конца понятна природа носителей электрического заряда в органических пленках и механизмы их разделения и переноса. Ключевым вопросом является влияние химических и электронных процессов на интерфейсах на свойства структур. Важным вопросом является нахождение среди множества возможных

Внешние электроды приготовлялись из Au и А1. Для этого металлы термически напылялись на пленки через маски специальной формы. Расстояние от источника напыления до поверхности пленок составляло около 20 см, в то время, как характерный размер области поверхности для напыления составлял 1 см х 1 см. Это обеспечивало равномерность по толщине напыленного слоя. Одновременно проводилось напыление металлов на стеклянную подложку, расположенную в непосредственной близости от образца. Данные по спектру поглощения в этом напыленном слое позволяли контролировать его толщину напыленного слоя и учитывать гашение интенсивности излучения в нем при измерениях фотоэлектрических характеристик. Оптическое поглощение в напыленном на стекло слое металла измерялось с помощью метода, описанного в разделе 2.2.3. Толщина внешних электродов составляла 18 - 25 нм, и электроды являлись полупрозрачными. При исследованиях методом вольт-емкостных характеристик в качестве внешнего электролитического электрода использовались 1М нейтральные водные растворы солей Na2S04 и КС1.
Используемые молекулы ПДДТ имели 95% “голова - хвост” соединений соседних мономеров. Пленки ПДДТ приготовлялись путем осаждения молекул из раствора в ксилоле. Процедура состояла в испарении растворителя при температуре 45° С с подложки после ее погружения и изъятия из раствора. Использовались растворы молекул двух концентраций: 17 мг/мл и 3.4 мг/мл. Толщина изготовленных таким образом пленок составила 500+20 нм и 100+20 нм, соответственно. Толщина пленок определялась с помощью интерференционного микроскопа Nikon-5 на границе пленки и подложки (пленка с части поверхности удалялась механическим путем).
Ленгмюр-Блоджетт (ЛБ) метод (Рис. 2.1) предоставляет возможность большего контроля за процедурой приготовления пленки [15,16]. В основу метода заложено то, что молекулы, имеющие ароматический (гидрофильный)