第二章-迁移率测量-3-SCLC-2012.pdf
《第二章-迁移率测量-3-SCLC-2012.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第二章-迁移率测量-3-SCLC-2012.pdf（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
第二章有机半导体材料载流子迁移率测试方法第二章有机半导体材料载流子迁移率测试方法三、三、空间电荷（导致的）受限电流法（SCLC）Space-Charge-Limited-Current器件结构器件结构：
3.1、器件结构器件结构：
单层有机（发光）二极管，并加上直流偏压。
有机半导体厚度：
几十纳米几百纳米电极1电极2几十纳米几百纳米。
电极1有机半导体电极23.2、载流子的产生载流子的产生（注入）：
载流子的产生（注入）：
1、ThermoionicorSchottkyemission热离子发射或肖特基发射在低偏压下占主导。
低偏2ldhili（隧穿）电极1有机半导体电极22、FowlerNordheimTunneling（隧穿）在高偏压下占主导。
载流子注入的种类载流子注入的种类：
由半导体的HOMO、LUMO及电极功函共同决定。
常电极的功常见电极的功函：
Au:
5.1eV,ITO:
4.8,Al:
4.28,Ag:
4.26,Mg:
3.66,Ca:
2.87,Ba:
2.7典型聚合物的典型聚合物的HOMO、LUMO：
MEH-PPV：
HOMO5.1,LUMO2.8PFO：
HOMO5.8,LUMO2.8几种器件结构类型：
几种器件结构类型：
Au（+）/MEH-PPV/Au（-）holedominateddevice1）高势垒高势垒LUMO2.8eV电子注入存在高势垒无空穴注入势垒电子注入存在高势垒无空穴注入势垒Au（+）Au（-）5.1eVHOMO5.1eVITO（+）/MEH-PPV/Au（-）holedominateddevice高势垒高势垒2）高势垒高势垒LUMO28V电子注入存在高势垒电子注入存在高势垒LUMO2.8eV低空穴注入势垒低空穴注入势垒ITO（+）Au（-）电子注入存在高势垒电子注入存在高势垒4.8eV低空穴注入势垒低空穴注入势垒HOMO5.1eVITO（+）/MEH-PPV/Al（-）holedominateddevice高势垒高势垒3）LUMO28V高势垒高势垒电子注入存在高势垒电子注入存在高势垒LUMO2.8eV低空穴注入势垒低空穴注入势垒ITO（+）Al（-）电子注入存在高势垒电子注入存在高势垒4.8eV低空穴注入势垒低空穴注入势垒HOMO5.1eVCa（+）/MEH-PPV/Ca（-）electrondominateddevice高势垒高势垒4）高势垒高势垒Ca（+）Ca（-）2.9eVLUMO2.8eV低电子注入势垒高空穴注入势垒低电子注入势垒高空穴注入势垒HOMO5.1eV3.3、空间电荷的生成及对电流的贡献3.3.1、空间电荷的生成偏压0，电中性小偏压，少量净电荷高偏压，大量净电荷xx-x3.3.2、空间电荷对电流的贡献空间电荷自由移动载流子陷阱中的载流子自由移动载流子浓度通过如下公式直接影响电导率：
自由移动载流子浓度通过如下公式直接影响电导率：
陷阱中的载流子浓度主要影响半导体中场强的分布。
因此，半导体中空间电荷的密度将影响半导体二极管中的电流大小空间电荷密度较大时二极管中的电流主要由电流大小。
空间电荷密度较大时，二极管中的电流主要由空间电荷的密度来决定，此时二极管中的电流被称为（由）空间电荷限定的电流电流大小处于SCC导电区空间电荷限定的电流，电流大小处于SCLC导电区。
Space-Charge-Limited-CurrentSpaceCagetedCuetCurrentdominatedbySpaceCharge.3.4、I-V特性的分区1、较低电压区：
Ohmicconductionregime（欧姆导电区）电流JV/d电流J=qnV/dwhereqistheelectroniccharge,nisthecarrierdensity,isthecarriermobility,anddisthesamplethickness.carriermobility,anddisthesamplethickness.2、较高电压区1）Purespace-chargelimitedconductionwithnotrapspgp（PureSCLCregime,PureSCLC导电区）电流J=9/8qV2/d3（Childslaw）电流J=9/8q0rV/d3（Childslaw）where0is自由空间电容率andris相对介电常数.2）Spacechargelimitedconductionwithtraps2）Space-chargelimitedconductionwithtraps电流J=9/8q0rV2/d3（MottGurneyequation）heeiftllethit（hlltdwhereisafactorsmallerthanunity（shallowtrapsandnonperfectlyohmiccontactattheelectrode/organicinterfaces）举例1：
AJCampbelletalJApplPhys82（1997）6326举例1：
A.J.Campbell,etal.,J.Appl.Phys.82（1997）6326.ITO（+）/MEH-PPV/Al（-）holedominateddevice先出现欧姆导电区，后出现SCLC导电区。
先现姆后现举例2：
Z.An,etal.,Adv.Mater.17（2005）2580.ITO（+）/PDI1-2/ITO（-）electrondominateddevice先出现欧姆导电区，后出现SCLC导电区。
PDI12PDI1-2HOMO:
6.3eV,LUMO:
4.1eVITO功函：
4.5eV功函3.5、I-V特性的分区还存在复杂性举例1：
P.W.M.Blom,etal.,Appl.Phys.Lett.68（1996）3308.ITO（+）/PPV/Au（-）holedominateddevice无欧姆导电区，直接出现SCLC导电区（可由SCLC公式拟合）。
其原因可能是由于在该场强范围内，注入的载流子密度已经很高，足够产生空间电荷区。
Ca（+）/PPV/Ca（-）electrondominateddevice先出现欧姆导电区，后出现SCLC导电区。
举例2：
P.W.M.Blom,etal.,Adv.Funct.Mater.13（2003）43.ITO（+）/PEDOT:
PSS/PCBM/LiF/Al（-）electrondominateddevice无欧姆导电区，直接出现SCLC导电区（可由SCLC公式拟合）。
无欧姆导电区，直接出现SCLC导电区（可由SCLC公式拟合）。
3.6、通过I-V曲线的SCLC区计算（拟合）迁移率举例1：
Z.An,etal.,Adv.Mater.17（2005）2580.ITO（+）/PDI2/ITO（-）electrondominateddevice先出现欧姆导电区，后出现SCLC导电区。
使用如下经验公式：
一般假设1C可实验测定使用一般假设1，C可实验测定。
使用SCLC区J-V数据，按logJ-V重新作图，通过直线斜率和截距得出和0。
再根据如下-场强依赖公式计算。
实际材料中一定存在陷阱，1，该方法得出的迁移率小于实际值。
方法得出的移率小于实际值举例2：
PWMBlometalApplPhysLett68（1996）3308举例2：
P.W.M.Blom,etal.,Appl.Phys.Lett.68（1996）3308.ITO（+）/PPV/Au（-）holedominateddevice无欧姆导电区，直接出现SCLC导电区三个假设条件：
1）属于PureSCLC导电，12）r33）不考虑迁移率的场强依赖性举例3：
P.W.M.Blom,etal.,Adv.Funct.Mater.13（2003）43.ITO（+）/PEDOT:
PSS/PCBM/LiF/Al（-）electrondominateddevice无欧姆导电区，直接出现SCLC导电区三个假设条件：
1）属于PSCLC导电11）属于PureSCLC导电，12）r3.93）不考虑迁移率的场强依赖性J=9/8q0r（V-VRs-Vbi）2/d3（ModifiedChildslaw）举例4：
PWMBlometalApplPhysLett86（2005）092105举例4：
P.W.M.Blom,etal.,Appl.Phys.Lett.86（2005）092105.ITO（+）/PPV/Ag（-）holedominateddevice无欧姆导电区，直接出现SCLC导电区三个假设条件：
1）属于PureSCLC导电，12）r33）不考虑迁移率的场强依赖性J=9/8q（VV）2/d3J=9/8q0r（V-Vbi）2/d3（ModifiedChildslaw）3.7、SCLC方法测试迁移率的特点和不足特点：
特点：
器件样品制备比较简单，测试条件简便。
器件样品制备比较简单，测试条件简便。
不足：
不足：
比较多假设条件，导致比较多假设条件，导致SCLC迁移率与其它方法迁移率与其它方法（如如TOF,FET等等）所得迁移率有较大地偏差所得迁移率有较大地偏差，并且并且SCLC（如如TOF,FET等等）所得迁移率有较大地偏差所得迁移率有较大地偏差，并且并且SCLC迁移率的大小偏低。
偏压是否去除内建电势的影响有随意迁移率的大小偏低。
偏压是否去除内建电势的影响有随意性性。
性性。
升级会员 