Παρασκευή Και Μελέτη Οπτοηλεκτρονικών Ιδιοτήτων Οργανικών Ημιαγωγών Κατάλληλων Για Φωτοηλεκτρικές Εφαρμογές

Abstract

Ο σκοπός της διατριβής ήταν η μελέτη των οπτοηλεκτρονικών ιδιοτήτων λεπτών υμενίων πολυκρυσταλλικού οργανικού ημιαγωγού πεντακενίου και σύγκρισή τους με αυτές μονοκρύσταλλου οργανικού ημιαγωγού ρουμπρενίου με τη φασματοσκοπία διαμορφωμένου φωτορεύματος. Επιπλέον σκοπός της διατριβής ήταν να κατασκευαστούν και να μελετηθούν με τη βοήθεια της χωρικής φασματοσκοπίας διαμορφωμένου φωτορεύματος οργανικά τρανζίστορ λεπτών υμενίων πεντακενίου επάνω σε οξείδιο του πυριτίου που αναπτύχθηκε θερμικά επάνω σε κρυσταλλικό πυρίτιο. Στο χαρακτηρισμό των δειγμάτων χρησιμοποιήθηκε η φασματοσκοπία του διαμορφωμένου φωτορεύματος (MPC) με την οποία φωτίζουμε το δείγμα με ημιτονοειδές διαμορφωμένο φωτισμό με κυκλική συχνότητα διαμόρφωσης ω. Επιπλέον χρησιμοποιήσαμε έναν συνεχή και σταθερό φωτισμό (bias light) έντασης τουλάχιστον τρεις φορές μεγαλύτερης από αυτή του διαμορφωμένου φωτισμού. Με αυτή την τεχνική μελετήθηκαν η αλληλεπίδραση των φορέων πλειονότητας με τις παγίδες και εξάχθηκαν συμπεράσματα για σημαντικές παραμέτρους για τα οργανικά υλικά όπως: του μηχανισμού αγωγιμότητας, της συγκέντρωσης των ευκίνητων φορέων αγωγιμότητας και της ευκινησίας των, της πυκνότητας και της κατανομής των ατελειών στο ενεργειακό χάσμα, ο συντελεστής παγίδευσης, η συχνότητα διαφυγής και η κβαντική απόδοση στη δημιουργία φωτοφορέων. Βρέθηκε ότι η ευκινησία των φορέων φιλμ πεντακενίου μειώνεται σημαντικά με της εφαρμογή επιπλέον σταθερού φωτισμού, λόγω εμφάνισης φραγμών δυναμικού στα όρια των μικροκρυστάλλων εξαιτίας παγίδευσης φορέων αγωγιμότητας. Αντίθετα, στους μονοκρυστάλλους ρουμπρενίου όπου δεν υπάρχουν όρια μικροκρυστάλλων, η ευκινησία των φορέων αγωγιμότητας βρέθηκε ανεξάρτητη του επιπλέον φωτισμού.Στο δεύτερο μέρος της διατριβής κατασκευάστηκαν οργανικά τρανζίστορ σε μορφή λεπτών υμενίων πεντακενίου με τη μέθοδο μοριακής δέσμης μέσω θερμικής εξάχνωσης. Τα τρανζίστορ αυτά μελετήθηκαν με τη φασματοσκοπία χωρικής διαμορφωμένης φωτοαγωγιμότητας. Μελετήθηκε η μεταβολή της χωρικής κατανομής των φορέων αγωγιμότητας στο κανάλι αγωγιμότητας μεταξύ της πηγής και του συλλέκτη σε διάφορες καταστάσεις λειτουργίας του τρανζίστορ. Oι μεταβολές της χωρικής κατανομής των φορέων στο κανάλι αγωγιμότητας του τρανζίστορ βρέθηκαν να σχετίζονται πολύ καλά με τις αντίστοιχες χαρακτηριστικές ρεύματος-τάσης.