有机半导体二极管电学性质的研究

摘要

由于有机半导体聚合物在发光二极管和场效应晶体管等有机半导体器件中的潜在应用，对有机半导体聚合物电学传输特性的研究引起了广泛的关注。理解它们的载流子传输机制和电学性子对改进器件性能，设计和合成更好的材料是非常有用的。
　　在本论文中，通过求解漂移扩散方程计算了两种有机半导体器件的电流电压特性。另外，推导了一个有机二极管的交流阻抗谱。
　　1.以当前关于经典爱恩斯坦关系应用的实验为基础，用非简并的空穴密度解漂移扩散方程，来研究机半导体层中的电流电压（J-V）特性。同时应用了Pasveer等人推导的载流子迁移率修正模型，并且考虑真实的接触条件。研究结果显示这结合最优化参数的漂移扩散模型能很好的描述以NRS-PPV和OC1C10-PPV为有机半导体层的二极管器件在实验中的J-V关系。用Pasveer等人忽略扩散效应确定的参数来估计扩散效应的相对贡献，其结果说明当前常用的漂移模型并不十分准确，考虑和不考虑扩散效应的相对误差对 NRS-PPV二极管达到20~30％，对OC1C10-PPV二极管达到250~350%。所以建议应用更完整的漂移扩散模型来研究有机半导体二极管器件的电学性质。另外，计算和分析了NRS-PPV和OC1C10-PPV器件中的电势，电场及空穴密度的分布。
　　2.用XueBo等人修正的迁移率参数机制求解漂移扩散方程，其结果在有机半导体器件中，扩散电流对总电流的贡献是非常重要的。
　　3.推导出了一个有机二极管交流阻抗谱的公式，当迁移率为常数时的计算结果与文献中的解析公式相符合，表明推出的公式和编写的程序是正确的。进一步根据文献中与温度、载流子浓度和电场强度有关的通用迁移率模型，计算了NRS-PPV有机二极管的交流阻抗谱。

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第一章 绪 论

1.1 有机高分子聚合物半导体二极管的发展及载流子迁移率的研究

1.2 有关有机高分子聚合物半导体器件电学特性的理论

1.2.1 肖特基效应

1.2.2 欧姆接触

1.2.3 有机半导体电学结构

1.3 本文主要工作

1.4 本论文的结构安排

第二章 有机半导体器件电学特性

2.1有机半导体器件的直流特性

2.1.1 有机半导体中的漂移和扩散

2.1.2 空间电荷限制电流理论

2.2有机半导体交流特性

2.2.1 指数陷阱密度模型

2.2.2 指数陷阱密度有机层的稳态特征

2.2.3 指数陷阱密度有机层的阻抗响应

2.2.4 传统传输模型

2.2.5 陷阱控制的传输模型

2.3本章小结

第三章 扩散效应对有机二极管电学特性的影响

3.1 漂移模型有机二极管电学性质的研究

3.2 漂移扩散理论模型

3.3参数最优化与结果分析

3.3.1 参数最优化

3.3.2 平衡条件下有机层的电学特性

3.3.3 非平衡条件下有机层的电学特性

3.4 本章小结

第四章 利用通用迁移率模型计算有机二极管的交流阻抗谱

4.1 当前有机半导体器件阻抗谱的研究

4.2 有机半导体二极管阻抗谱的理论推导

4.3 结果分析与讨论

4.4 本章小结

第五章 结 论

5.1 本文的主要贡献

5.2 下一步工作的展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果