Электронно-дырочная проводимость в твердофазных слоях полимеров и полимерных нанокомпозитов

• Автор: Тамеев, Алексей Раисович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 323 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Список принятых сокращений

Введение. Общая характеристика работы

Глава 1. Подвижные носители заряда в неупорядоченных органических и полимерных материалах. Состояние

проблемы. Обзор литературы

1.1 Подвижность носителей заряда

1.2 Природа транспортных центров

1.3 Методы определения подвижности носителей заряда

1.3.1 Времяпролетный метод

1.3.1.1 Режим малого сигнала ВП метода

1.3.1.2 Нормальный и дисперсионный транспорт

1.3.1.3 Режим большого сигнала ВП метода
1.3.2 Метод переходной электролюминесценции
1.3.3 Косвенные методы определения подвижности носителей
заряда
1.3.3.1 Вольтамперная характеристика в режиме ТОПЗ
1.3.3.2 Переходный ток экстракции зарядов при линейном росте
напряжения
1.3.3.3 Электрофотографический метод
1.3.3.4 Вольтамперная характеристика полевого транзистора
1.3.3.5 Метод радиационно индуцированной электропроводности
1.3.3.6 Переходная микроволновая проводимость при импульсном
радиолизе
1.4 Транспортноактивные органические материалы
1.4.1 Подвижность носителей заряда в полимерах
1.4.1.1 Полимеры с ТЦ в основной цепи
1.4.1.2 Полимеры сТЦ в боковых группах цепи
Заключение к разделу 1.4.1.
1.4.2.
1.4.2.2 1.4.2.
, 1.
5 1.5.1 1.5.2 1.5.3 1.5.4 1 1.5.5 1.5.
Глава
2.1.
2.1.3 2.
2.2.
2.
Подвижность носителей заряда в низкомолекулярных соединениях
ИМ соединения, проявляющие дырочный транспорт ИМ соединения, проявляющие электронный транспорт НМ соединения, проявляющие амбиполярный транспорт Заключение к разделу 1.4.2.
Подвижность носителей заряда в молекулярнодопированных полимерах Заключение к разделу 1.4.
Модельные представления для описания транспорта носителей заряда Модель ПулФренкеля Перколяционная проводимость Модель гауссова беспорядка Модель коррелированного беспорядка Модель поляронов Модель многократного захвата Заключение к Главе
2. Методы определения подвижности носителей заряда Измерение дрейфовой подвижности носителей заряда времяпролетным методом
Установка для ВП эксперимента в токовом режиме.
Урежим ВП эксперимента.
Модифицированный способ ВП эксперимента Измерение подвижности носителей заряда методом переходной электролюминесценции Регистрация сигналов ПЭЛ Методика обработки сигналов ПЭЛ
Теоретическая модель переходной электролюминесценции Другие экспериментальные методы
6 6 8 4
2.3.1 Обработка экспериментальных данных
Заключение к Главе 2
Глава 3. Электроннодырочная проводимость в полимерах с
системой ясопряжения в основной цепи
3.1 Подвижность носителей заряда и морфология пленок поли
2метоксиэтилгексилокси1,4фенилен винилена ПМЭГФВ
3.1.1 Приготовление тонких пленок ПМЭГФВ из растворов
3.1.2 Подвижность дырок в пленках ПМЭГФВ, приготовленных 7 различными методами
3.1.3 Морфология пленок Г1МЭГФВ
I 3.1.4 Корреляция между морфологией слоев ПМЭГФВ и
подвижностью носителей заряда .
3.2 Электрическая проводимость пол и1,4фениленсульфида
3.2.1 Приготовление, структура и электронные спектры
поглощения пленок ПФС
3.2.2 Переходные токи и подвижность носителей заряда
3.2.3 ВАХ стационарной проводимости
3.2.4 Выбор модели транспорта дырок в ПФС
3.2.5 Транспорт дырок в пленке ПФС1, допированной
электроноакцепторной добавкой
3.2.6 Анализ ВАХ стационарной проводимости.
Заключение к Главе 3
Глава 4. Амбиполярная проводимость в полимерах
.1 Проводимость ароматических полиимидов
4.1.1. Дрейфовая подвижность электронов и дырок в АПН
4.1.2. Влияние структуры пленок АПН на подвижность
носителей заряда
4.1.3. Природа транспортных центров в АПИ
4.2. Проводимость полидифениленфталида ПДФ
4.2.1. Переходный ток в пленках ПДФ
4.2.2. Влияние одноосного давления на подвижность носителей заряда
4.3. Механизм проводимости в высокопроводящем состоянии Заключение к Главе
Глава 5. Электроннодырочный транспорт в молекулярнодопированных полимерах
5.1. Электронный транспорт в МДП на основе полистирола и пиразолсодержащих молекул
5.1.1. Дрейфовая подвижность электронов в ПСпиразол3,хинолине и ПСпиразолопиридине
5.2. Уточнение уравнения для подвижности в МКБМГБ
5.2.1. Феноменологическая модель межмолекулярного переноса электрона
5.2.2. Квантовохимический расчет параметров молекул. Связь между молекулярной структурой и переносом носителей заряда
5.3. Подвижность носителей заряда в пленках поликарбоната, допированного производными пикрилариламина
5.3.1. Амбиполярный транспорт в пленках ПКпикрилариламина. Соотношение подвижности с расчетной структурой молекул
5.4. Влияние ориентационной упорядоченности транспортных молекул на подвижность носителей заряда в МДП
5.5. Влияние ионизирующего излучения на электропроводность МДП Заключение к Главе
Глава 6. Амбиполярная проводимость в полимерных нанокомпозитах
6.1. Нанокомпозиты для исследования транспорта носителей
заряда
6.1.1. Нанокристаллы цианиновых красителей в полиимиде
6.1.2. Одностенные углеродные нанотрубки в ПВК
6.2. Подвижность носителей заряда в полимерных
нанокомпозитах
6.2.1. Транспорт носителей заряда в полимерных
нанокомпозитах
6.3. Механизм высокой проводимости вдоль границы раздела
электроннодонорного и акцепторного материала
6.4. Интерпретация результатов измерения подвижности
носителей заряда в полимерных нанокомпозитах
Заключение к Главе 6
Глава 7. Зарядотранспортные полимеры в электронных
устройствах
7.1. Элементы энергонезависимой памяти
7.2. Элсктрорадиографический способ записи изображения на
полимерной пленке
7.2.1. Электрорадиографическая пленка на основе полимерной
композиции и способ записи изображения
7.3. Полимерные солнечные элементы
7.3.1. Принцип работы солнечного элемента на основе
полимерной композиции
7.3.2. Сенсибилизация полимерной ДА композиции
7.3.3. Наноразмерные слои и наночастицы металлов в
солнечном элементе
Заключение к Главе 7
Заключение и выводы
Литература


В соответствие с полярностью приложенного напряжения заряды одного знака быстро стекают на ближайший электрод. Узкий пакет, сформированный из носителей другого знака, дрейфует к противоположному электроду, вызывая в измерительной цепи переходный ток. Регистрируемое осциллографом падение напряжения на нагрузочном сопротивлении ь пропорционально переходному току, если ЛСТ7 сопротивление, С емкость электрической цепи и суммарный заряд дрейфующего пакета еМСи е заряд электрона, Сб емкость образца. При выполнении перечисленных выше условий реализуется малосигнальный режим ВП измерений, т. В терминах монографии В. И. Архипова и др. РхСт. Обсуждаемые в дальнейшем данные о подвижности НЗ получены в малосигнальном режиме ВП, если это не оговорено. Рис. Схема времяпролетного эксперимента. Обозначения в тексте. Время пролета определяют из профиля переходного тока. Рис. Такой профиль переходного тока соответствует нормальному недисперсионному транспорту НЗ. За время пролета Гт принимают время иг, соответствующее току на полувысоте плато. Иногда за время пролета принимают время Го Рис. Это время соответствует моменту прихода переднего фронта пакета носителей заряда на электрод. Как показано в работе , при таком подходе вклад наиболее быстрой фракции пакета НЗ в величину подвижности оказывается переоцененным. Рис. Переходный ток в пленке полимерной композиции производного дифениламина вес. Нормальный недисперсионный транспорт называют также гауссовым, поскольку распределение плотности НЗ в пакете имеет гауссовую форму статистику ,. На Рис. НЗ в пакете в начальный И и промежуточный 2 момент времени в процессе дрейфа от электрода 1 к противоположному электроду 2. Верхний ряд иллюстрируют недисперсионный транспорт, в процессе которого гауссовое распределение плотности НЗ не меняется, а лишь уширяется изза тепловой диффузии. Если дрейф НЗ сопровождается большим разбросом дисперсией скорости разных фракций НЗ, первоначально входивших в один пакет, то гауссовое распределение нарушается, как это показано на Рис. Рис. Плотности распределения НЗ в начальный момент времени вблизи электрода 1 и в процессе дрейфа к противоположному электроду 2. В случае нормального транспорта верхний ряд профиль пакета соответствует гауссовому распределению, в случае дисперсионного транспорта нижний ряд гауссовая статистика нарушена. Ввиду сильной дисперсии времени пролета переходный ток не имеет ярко выраженного плато и последующего резкого спада до нуля. Впервые математическое описание дисперсионного транспорта и способ обработки ВП сигналов предложили и в модели случайных блужданий в непрерывном времени СБЫВ . Здесь Го время в точке пересечения начальной и конечной асимптот Ю Рис. Го, и по величине они меньше единицы. Рис. Переходные токи в пленке сополимера флуорена при разных значениях напряженности поля 1 1хЮ6, 2 , З Всм, построенные в логарифмических координатах . Время Го, как правило, принимают за время пролета НЗ Гт. Спад переходного тока Г модель СЬНВ объясняет изменением во времени вероятности перескока носителя заряда между ТЦ, энергия которых остается постоянной. Г Г0, При Г Г0 . Результатом является появление зависимости дрейфовой подвижности от толщины образца с и приложенного поля У7 тсс. По аналогии с нормальным транспортом время о переоценивает вклад наиболее быстрых НЗ при расчете подвижности по формуле 1. По этой причине в некоторых работах предложено рассматривать в качестве времени пролета время , при котором ток равен половине значения в точке пересечения асимптот . Режим большого сигнала ВП метода. Малосигнальный режим ВП обеспечивается благодаря низкой интенсивности света или мощности дозы электронов для генерации НЗ. С повышением интенсивности облучения концентрация НЗ приближается к условию II, и в образце протекает ток, который возмущает приложенное внешнее поле. Профиль переходного тока изменяется, как это показано на Рисунке 1. Рис. Переходные токи в зависимости от интенсивности облучения. ВП измерения на пленке полимера ПЗГТ толщиной 8 мкм ас при напряженности поля 5 Всм .