聚合物中载流子的传输特性研究

摘要

有机光电器件由于其巨大的应用价值和市场前景正日益引起人们的广泛关注和研究兴趣。PPV类共轭聚合物由于其器件制作工艺简单且价格低廉等优点已成为人们研究的热点。在本论文中，应用飞行时间测试技术以MEH-PPV为研究载体研究了聚合物薄膜中激子的产生、离化以及载流子的传输特性，并探索了影响聚合物中载流子的漂移的因素。通过研究取得以下有意义的研究结果。 首先利用单层MEH-PPV器件，分别使用500nm-590nm范围内不同波长的光照射器件，测量了MEH-PPV的光电流的时间响应谱。发现在波长大于560nm时出现了空穴的由非发散性转变为发散传输的现象，并且随着照射光波长的增加发散性传输越来越明显，当使用590nm波长的光照射时出现了高发散性传输。深入研究发现，大于560nm波长的光处于MEH-PPV的后吸收边上。结合薄膜在不同波长光的吸收系数，拟和了不同波长光照射条件下在飞行时间测量过程中薄膜不同深度处的光强分布，得到了不同光照射器件中的载流子分布和对光电流的时间响应曲线的影响。当激光波长大于590nm时，照射光在整个薄膜内均有吸收，载流子在MEH-PPV薄膜厚度内分布。在外加电场的作用下，正负电荷对发生分离，由于在MEH-PPV中电子的迁移率比空穴的迁移率小三个数量级，所以在空穴朝着背电极漂移的过程中电子可以认为是静止的。这样，电子就充当了深陷阱的作用，会与漂移的空穴发生复合。在560nm以下波长的光照射的时候载流子只产生在电极附近产生，电子很容易在电场下被导出，不会对空穴的传输产生影响；而当照射光波长大于560nm时，在薄膜很深的厚度内的分布电子就会对漂移的空穴产生影响，造成空穴的发散性传输。 我们还研究了聚合物在电场下的取向对迁移率的影响，即在薄膜制备过程中在薄膜垂直的方向上加上电场。测量结果表明与无电场条件制作的器件相比，电场下制作的器件空穴的迁移率提高了三倍多。分析表明，由于聚合物分子的极性，在电场的作用下分子链将会在电场的方向上有所拉伸。因此载流子在链内传输的路程相对于没有取向的器件而言增加了，而空穴在链内传输的迁移率比链间传输较高，所以电场下制作的器件迁移率增大。 另外研究了高温处理对光电流的影响。发现在相同的测试条件下，高温处理后的器件比处理以前光电流明显有所增加。光电流的提高可从两方面加以解释：一方面，高温处理对Al电极和MEH-PPV界面的影响使得空穴易于导出；另一方面，高温处理可以改变聚合物分子的排列减少薄膜内部的缺陷，从而减少对空穴的俘获有利于空穴的传输。最后探索了光氧化对聚合物中载流子漂移的影响，发现在紫光照射的最初阶段光电流衰减的幅度较大，变化比较明显。随着光氧化时间的进行，传输开始出现发散性传输，但空穴迁移率并没有随着光氧化的进行而变化。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章飞行时间测量方法和分析

第三章不同波长光照下MEH-PPV中载流子传输特性的研究

第四章电场下取向对聚合物中载流子传输的影响

第五章影响载流子漂移的其它因素

第六章结论

参考文献

攻读硕士期间论文发表情况

致谢