聚合物中載流子的傳輸特性研究.pdf

1、有機(jī)光電器件由于其巨大的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)前景正日益引起人們的廣泛關(guān)注和研究興趣。PPV類(lèi)共軛聚合物由于其器件制作工藝簡(jiǎn)單且價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)已成為人們研究的熱點(diǎn)。在本論文中，應(yīng)用飛行時(shí)間測(cè)試技術(shù)以MEH-PPV為研究載體研究了聚合物薄膜中激子的產(chǎn)生、離化以及載流子的傳輸特性，并探索了影響聚合物中載流子的漂移的因素。通過(guò)研究取得以下有意義的研究結(jié)果。 首先利用單層MEH-PPV器件，分別使用500nm-590nm范圍內(nèi)不同波長(zhǎng)的光照射器

2、件，測(cè)量了MEH-PPV的光電流的時(shí)間響應(yīng)譜。發(fā)現(xiàn)在波長(zhǎng)大于560nm時(shí)出現(xiàn)了空穴的由非發(fā)散性轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)散傳輸?shù)默F(xiàn)象，并且隨著照射光波長(zhǎng)的增加發(fā)散性傳輸越來(lái)越明顯，當(dāng)使用590nm波長(zhǎng)的光照射時(shí)出現(xiàn)了高發(fā)散性傳輸。深入研究發(fā)現(xiàn)，大于560nm波長(zhǎng)的光處于MEH-PPV的后吸收邊上。結(jié)合薄膜在不同波長(zhǎng)光的吸收系數(shù)，擬和了不同波長(zhǎng)光照射條件下在飛行時(shí)間測(cè)量過(guò)程中薄膜不同深度處的光強(qiáng)分布，得到了不同光照射器件中的載流子分布和對(duì)光電流的時(shí)間響應(yīng)曲

3、線(xiàn)的影響。當(dāng)激光波長(zhǎng)大于590nm時(shí)，照射光在整個(gè)薄膜內(nèi)均有吸收，載流子在MEH-PPV薄膜厚度內(nèi)分布。在外加電場(chǎng)的作用下，正負(fù)電荷對(duì)發(fā)生分離，由于在MEH-PPV中電子的遷移率比空穴的遷移率小三個(gè)數(shù)量級(jí)，所以在空穴朝著背電極漂移的過(guò)程中電子可以認(rèn)為是靜止的。這樣，電子就充當(dāng)了深陷阱的作用，會(huì)與漂移的空穴發(fā)生復(fù)合。在560nm以下波長(zhǎng)的光照射的時(shí)候載流子只產(chǎn)生在電極附近產(chǎn)生，電子很容易在電場(chǎng)下被導(dǎo)出，不會(huì)對(duì)空穴的傳輸產(chǎn)生影響；而當(dāng)照射光

4、波長(zhǎng)大于560nm時(shí)，在薄膜很深的厚度內(nèi)的分布電子就會(huì)對(duì)漂移的空穴產(chǎn)生影響，造成空穴的發(fā)散性傳輸。 我們還研究了聚合物在電場(chǎng)下的取向?qū)w移率的影響，即在薄膜制備過(guò)程中在薄膜垂直的方向上加上電場(chǎng)。測(cè)量結(jié)果表明與無(wú)電場(chǎng)條件制作的器件相比，電場(chǎng)下制作的器件空穴的遷移率提高了三倍多。分析表明，由于聚合物分子的極性，在電場(chǎng)的作用下分子鏈將會(huì)在電場(chǎng)的方向上有所拉伸。因此載流子在鏈內(nèi)傳輸?shù)穆烦滔鄬?duì)于沒(méi)有取向的器件而言增加了，而空穴在鏈內(nèi)傳輸?shù)?/p>

5、遷移率比鏈間傳輸較高，所以電場(chǎng)下制作的器件遷移率增大。 另外研究了高溫處理對(duì)光電流的影響。發(fā)現(xiàn)在相同的測(cè)試條件下，高溫處理后的器件比處理以前光電流明顯有所增加。光電流的提高可從兩方面加以解釋?zhuān)阂环矫?，高溫處理?duì)Al電極和MEH-PPV界面的影響使得空穴易于導(dǎo)出；另一方面，高溫處理可以改變聚合物分子的排列減少薄膜內(nèi)部的缺陷，從而減少對(duì)空穴的俘獲有利于空穴的傳輸。最后探索了光氧化對(duì)聚合物中載流子漂移的影響，發(fā)現(xiàn)在紫光照射的最初階段光