导纳谱法研究有机半导体的界面陷阱自由能，前置因子和陷阱态密度

发布时间：2017-10-31 04:25

  本文关键词：导纳谱法研究有机半导体的界面陷阱自由能，前置因子和陷阱态密度

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【摘要】：导纳谱法是在不同边界条件下,根据空间电荷限制电流理论,推导并建立的描述有机半导体传输机制的理论模型。本文用导纳谱法来研究结构相似的有机半导体厚度依赖的载流子迁移率、场依赖因子、陷阱态等内容。对导纳谱法的理论模型、场依赖因子、陷阱态的理论模型进行较为深入的研究,最后通过有机半导体材料的器件实验完善这些理论模型。主要的内容如下:(1)阐述导纳谱学的方法、原理等,介绍了常用的载流子传输机制、迁移率模型,总结了无陷阱时单载流子导纳模型、载流子以指数形式分布下的单载流子导纳模型、迁移率与载流子浓度有关时的导纳模型、分析界面态下的导纳模型,并将其应用在迁移率、定域态、负电容方面。(2)制备两种有机半导体器件ITO/NPB(50nm-800nm)/Al,ITO/TPD(50nm-800nm)/Al,阻抗谱仪测量阻抗信息,并运用粒子群算法获得两种有机材料的载流子迁移率与厚度之间的联系。数据结果显示,电荷载流子迁移率与厚度有关。有机半导体层厚度增加时,迁移率也增加,到达600nm时,迁移率趋于稳定值。通过AFM、XRD实验结果排除了薄膜表面形貌、结晶对迁移率的影响。从热力学角度提出了界面陷阱自由能来解释厚度依赖的载流子迁移率。(3)影响迁移率的因素成分有很多,如载流子浓度、施加的电场强度、实验室温度、气压、有机材料的分子取向和纯度等。场依赖因子、零电场迁移率是经验方程Poole-Frenkel(P-F)的重要参数。详细描述场依赖因子的研究现状,对Poole-Frenkel方程的两个物理参数进行研究探讨,研究其与厚度依赖的迁移率的内在联系。(4)详细推导陷阱态导纳模型,并用导纳谱法研究本课题组新合成的有机半导体高效蓝光材料Ph TPFOR和DPh DPFOR。通过电容-电压曲线的拟合和Mott-Schottky公式的推导,分析得到了两种材料的陷阱态浓度。用导纳谱法研究结构类似的有机半导体材料的陷阱态浓度,为影响器件效率、寿命等的研究提供更简单、有效的方法。
【关键词】：导纳谱 迁移率 界面陷阱自由能 场依赖因子 陷阱态
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN304.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 引言8-9
• 1.2 有机半导体电荷载流子物理传输机制9-14
• 1.3 有机半导体的电荷载流子迁移率模型14
• 1.4 本课题的研究内容、创新点及意义14-16
• 第二章 相关背景知识介绍16-27
• 2.1 导纳谱原理16-17
• 2.2 导纳谱物理模型17-20
• 2.2.1 单载流子无陷阱传输的导纳模型18
• 2.2.2 单载流子且陷阱以指数分布的导纳物理模型18-19
• 2.2.3 载流子浓度下的理论导纳模型19
• 2.2.4 考虑存在界面态时的导纳模型19-20
• 2.3 导纳谱的具体应用20-25
• 2.3.1 确定有机材料电荷载流子的迁移率大小20-23
• 2.3.2 有机半导体材料的定域态分布23-25
• 2.3.3 有机半导体的负电容现象25
• 2.4 其他应用25-27
• 第三章 导纳谱法研究有机半导体厚度依赖的迁移率27-36
• 3.1 引言27-28
• 3.2 理论模型28-30
• 3.2.1 实验原料与仪器29
• 3.2.2 实验步骤29-30
• 3.3 结果与讨论30-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第四章 场依赖因子的研究36-42
• 4.1 引言36-37
• 4.2 研究现状37-40
• 4.3 实验部分40-41
• 4.4 本章小结41-42
• 第五章 导纳谱法研究新材料的陷阱态42-51
• 5.1 引言42-43
• 5.2 陷阱态导纳模型理论推导43-48
• 5.2.1 陷阱态的占据与对结导纳的贡献43-44
• 5.2.2 陷阱对结的有效性44-46
• 5.2.3 结中陷阱对电容的贡献46-48
• 5.3 实验部分48-49
• 5.4 结果与讨论49-50
• 5.5 本章小结50-51
• 第六章 总结与展望51-52
• 参考文献52-58
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文58-59
• 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利59-60
• 附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目60-61
• 致谢61

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本文编号：1120791