内部光電子放出法による高分子半導体/陰極界面の電位障壁の評価

摘要

本研究では代表的な高分子半導体材料として有機ELや有機太陽電池への応用が期待されるポリパラフェニレンビニレン誘導体（MEH-PPV）やポリフルオレン誘導体（PFO）と陰極界面の実効的な電位障壁を内部光電子放出法により測定した。陽極からの正孔注入を抑制する一方で、注入した電子をスムーズに輸送できるよう新たにITO/TiO_2/ポリイミド/高分子半導体/金属電極から成る3層構造を用いることで、電子注入障壁の電界依存性や陰極材料依存性を評価することに成功した。いずれの高分子材料においても障壁高さは陰極の仕事関数が大きいほど増加し、電圧により障壁が低下し、仕事関数が小さなMgやAl電極についてショットキー型の伝導との比較よりショットキー効果を捕らえていることが明らかとなった。%We have investigated the electron injection barrier height between MEH-PPV (or PFO derivatives) and cathode materials by internal photoemission spectroscopy technique. We proposed the three layered structure consisting of ITO/TiO_2/polymide(～40nm)/polymeric semiconductor (～200nm)/metal (cathode) in this study. Here, TiO_2 layer and thin polyimide layer (<50nm) were used in order to prevent the hole injection from anode (ITO) and the favorable electron transport throughout the film. The measured electron barrier height decreases with the decrement of work function of cathode and with the increment of external electric field. We concluded that the field dependence of the barrier height is attributed to Schottky effect by the comparison of field dependence of current-voltage characteristics.