基于C-,60-的有機(jī)半導(dǎo)體器件及其相關(guān)研究.pdf

1、本論文的主要工作集中于研究C60在有機(jī)半導(dǎo)體器件中的應(yīng)用，有以下的創(chuàng)新點(diǎn)： 一、對(duì)于C60與電極之間的接觸是歐姆的形式還是整流形式的一直存在爭(zhēng)議。我們通過原位高真空電學(xué)測(cè)量和紅外熱成像分析設(shè)備研究了ITO＼C60＼AI器件。在原位高真空電學(xué)測(cè)量實(shí)驗(yàn)中我們既發(fā)現(xiàn)了所謂歐姆的器件也發(fā)現(xiàn)了整流的器件。通過比較兩個(gè)器件在充氧條件下的衰減過程，我們認(rèn)為短路點(diǎn)是造成所謂歐姆接觸的主要原因。而通過紅外熱成像分析，在所謂歐姆器件中存在著局域化的

2、熱量，而在整流的器件中卻沒有類似的現(xiàn)象。因此，這進(jìn)一步的確認(rèn)了在所謂的歐姆器件中存在短路點(diǎn)，同時(shí)也確認(rèn)了ITO＼C60A1器件應(yīng)當(dāng)是整流的而非歐姆的。我們認(rèn)為這種短路是由于Al原子滲透入C60層并形成了導(dǎo)電通道而造成的。通過插入有機(jī)緩沖層的辦法，有效地抑制了熱蒸發(fā)的Al原子的擴(kuò)散，并減少了短路點(diǎn)。 二、在基于C60的有機(jī)半導(dǎo)體器件中，在陰極那一側(cè)插入有機(jī)緩沖層是提高器件性能的一個(gè)有效手段，但是對(duì)于提高的機(jī)制的解釋的工作十分有限。

3、我們通過原位真空測(cè)量我們發(fā)現(xiàn)在C60單層器件中加入有機(jī)緩沖層(tris-8-hydroxy-quinolinatoaluminum(Alq3)或者bathocuproine(BCP))后，器件的電流得到了大幅度的提高，我們認(rèn)為有機(jī)緩沖層保護(hù)其下的C60層免于熱蒸發(fā)的Al原子的破壞是電流得到提高的主要原因。此外我們發(fā)現(xiàn)加入了Alq3緩沖層后器件的壽命提高了，我們將提高歸因于表面覆蓋了Alq3后整個(gè)薄膜的致密性提高了，阻止了氧氣與水汽的滲透

4、。但是以BCP作為有機(jī)緩沖層的器件壽命卻下降了，通過偏光顯微鏡觀察到了BCP的結(jié)晶，我們認(rèn)為正是由于BCP的結(jié)晶，加劇了水、氧在C60層內(nèi)的滲透，導(dǎo)致其導(dǎo)電性能的下降，最終使器件的壽命衰減。 三、通常BCP是有機(jī)太陽(yáng)能電池中的有機(jī)緩沖層，通過前面的工作，我們意識(shí)到BCP的結(jié)晶是抑制有機(jī)太陽(yáng)能電池壽命的主要原因。因此我們利用晶化溫度比較高的有機(jī)材料1,3,5-tri(phenyl-2-benzimi-dazolyl)．Benzen

5、e(TPBi)取代BCP，并且獲得了效率相當(dāng)?shù)钠骷?。特別是由于TPBi器件的晶化溫度較高，器件的壽命得到了顯著的改善，從原先的只有20分鐘，改善到了800分鐘。對(duì)于這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，我們認(rèn)為是由于TPBi的結(jié)晶溫度較高不易結(jié)晶，降低了水、氧在器件中的擴(kuò)散。 四、由于C60較高的電子傳輸與注入性能，因此我們將C60作為有機(jī)發(fā)光器件中的電子的傳輸與注入層，結(jié)果有效地提高了器件的電流。但是同時(shí)發(fā)現(xiàn)器件的發(fā)光效率很低，因此我們認(rèn)為電流的