Энергетический беспорядок и транспорт носителей заряда в неупорядоченных органических материалах

• Автор: Новиков, Сергей Витальевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 294 с. : ил.

Введение .

1. Актуальность проблемы .

2. Цели и задачи исследования

3. Научная новизна .

4. Новоенаучное направление

5. Основные положения, выносимые на защиту

6. Практическая значимость работы

7. Личный вклад автора.

8. Апробация работы .

Глава 1. Транспорт носителей заряда в неупорядоченных органических материалах экспериментальные данные и интерпретация .

1.1. Введение

1.2. Экспериментальные методы исследования транспорта носителей заряда.
1.3. Квазиравновесный и неравновесный транспорт .
1.4. Квазиравновесный и неравновесный транспорт в органических материалах
1.5. Основные закономерности квазиравновесного транспорта в
неупорядоченных органических материалах xi
1.6. Теория транспорта носителей в неупорядоченных органических материалах модели и подходы
1.7. Энергетический и позиционный беспорядок в органических
материалах.
Глава 2. Статистика энергетического беспорядка в неупорядоченных дипольных и квадрупольных матрицах .
2.1. Введение.
2.2. Вклад диполей в плотность состояний носителя.
2.3. Дальнодействующая пространственная корреляция в распределении уровней энергии в дипольном стекле.
2.4. Распределение средних значений в дипольном стекле и распределение кластеров по размерам.
2.5. Энергетический беспорядок в неполярных материалах модель квадрупольного стекла.
Глава 3. Транспорт носителей заряда в дипольных и квадрупольных стеклах.
3.1. Введение.
3.2. Одномерная модель транспорта.
3.3. Качественное объяснение роли корреляций .
3.4. Компьютерное моделирование транспортных свойств дипольных стекол
3.5. Локально упорядоченные дипольные стекла
3.6. Коэффициенты диффузии в дипольных стеклах .
3.7. Полевая зависимость подвижности в неполярных неупорядоченных органических материалах
3.8. Можно ли разделить вклады разных типов беспорядка .
3.9. Лос Аламосская модель .
3 Концепция транспортной энергии в неупорядоченных органических материалах .
I

Глава 4 Транспорт носителей в разнообразных материалах ло
вушки, композиты, статические заряды.
4.1. Транспорт в присутствии ловушек в неупорядоченных органических материалах

4.2. Транспорт носителей заряда в композитных материалах
4.3. Транспорт носителей в материалах с заряженными ловушками модель ПулаФренкеля
4.4. Транспорт носителей в материалах с заряженными ловушками транспортный слой конечной толщины между проводящими электродами
Глава 5. Энергетический беспорядок вблизи интерфейса органического материала с металлическим электродом
5.1. Энергетический беспорядок у интерфейса общие соображения .
5.2. Дипольный энергетический беспорядок у интерфейса расчет
5.3. Дипольный энергетический беспорядок у интерфейса влияние на инжекцию .
5.4. Влияние шероховатости поверхности электрода на характеристики инжекции.
5.5. Энергетический беспорядок у электрода, индуцированный шероховатостью
Глава 6. Прыжковый транспорт взаимодействующих носителей в
неупорядоченных органических материалах.
6.1. Введение.
6.2. Модель.
6.3. Недостатки приближения среднего поля
6.4. Результаты моделирования .
6.5. О возможности сравнения с экспериментом
Выводы
Приложение. Алгоритмы и программы компьютерного моделирования. Параллельная реализация в стандарте МР1
1. Генерация случайного энергетического ландшафта
2. Моделирование транспорта носителя заряда .
3. Реализация параллельной версии программ.
Литература


К настоящему времени работы по исследованию подвижности носителей заряда в органических материалах с помощью времяпролетного метода ВПМ настолько многочисленны, что нет никакой возможности упомянуть даже малую их часть в рамках краткого обзора ссылки на оригинальные работы
Рис. Принципиальная схема времяпролетного эксперимента . В дальнейшем экспериментальные данные для различных материалов будут неоднократно упоминаться в рамках обсуждения различных теоретических моделей транспорта носителей как веские аргументы за или против тех или иных выводов теории. Ясное обсуждение физических основ метода можно найти в , а монография Борзенбергера и Вейсса 1 содержит подробное описанием непосредственно экспериментальных методик. Принципиальная схема времяпролетного эксперимента представлена на Рис. К электродам прикладывается постоянное напряжение Уо и под действием кратковременного светового импульса около поверхности одного из электродов рождается слой электрондырочных пар. Заряды одного знака быстро стекают на генерационный электрод, тогда как заряды противоположного знака дрейфуют к противоположному электроду через слой органического материала. Их ток и регистрируется аппаратурой, причем сигнал аппаратуры пропорционален току носителей, если КС ,г где К сопротивление цепи и С емкость только этот режим и будет далее обсуждаться. Типичная зависимость тока от времени показана на рис. Быстрый спад тока на малых временах связан с пространственной и энергетической релаксацией пакета носителей плато свидетельствует о квазиравновесном транспорте носителей с практически постоянной средней скоростью, а последующее спадание тока вызвано поглощением носителей противоположным электродомколлектором. Рис. Характерная временная зависимость фототока во времяпролетном эксперименте . Наиболее популярно определение времени пролета через пересечение асимптот к плато тока и его спадающему хвосту 1, в ряде работ это время определяется по моменту спада тока до половины его значения на плато . Здесь достаточно указать, что распространенное до недавнего времени мнение о том, что функциональный вид зависимости подвижности от существенных параметров таких, как электрическое поле Е и другие практически не зависит ОТ конкретного метода определения и г 1, вообще говоря, неверно. В общем случае вычисленная таким методом подвижность зависит от толщины транспортного слоя. Если же плато на рис. Именно этот случай и будет в основном рассматриваться в дальнейшем. Более подробно режимы квазиравновесного и неравновесного транспорта когда средняя скорость носителей зависит от времени и, соответственно, подвижность зависит от I будут рассмотрены в дальнейшем. Важным условием, упрощающим трактовку данных эксперимента и позволяющим использовать формулу 1. Е по толщине образца. Для этого необходимо, чтобы инжектированный заряд был существенно меньше заряда на электродах 2 СУ0. В настоящее время обычно эксперимент проводится в таких условиях, когда инжектированный заряд не превосходит 0. СКо , а иногда и существенно меньше видимо, рекордно низкое значение О 0. СУо достигнуто в работе . Инжекция зарядов в органический материал может быть осуществлена двумя способами либо прямым фотовозбуждением органического материала транспортного слоя, либо инжекцией носителей из особого генерационного слоя, где они рождаются под действием опятьтаки фотовозбуждения. Первый метод выглядит предпочтительнее с принципиальной точки зрения, поскольку он проще и позволяет избежать введения в систему дополнительного интерфейса поверхности раздела между генерационным слоем и транспортным слоем. К сожалению, эти преимущества зачастую не перевешивают сопутствующие этому методу недостатки. Ясно, прежде всего, что этот метод может применяться исключительно для материалов, обладающих фотопроводимостью. Далее, в применении к допированным полимерам для случая малой концентрации транспортного допанта или слабого поля Е эффективность фотогенерации носителей очень мала, что ведет к необходимости использовать очень большие экспозиции возбуждающего света.