光照下有機半導(dǎo)體器件中的磁電導(dǎo)效應(yīng).pdf

1、有機半導(dǎo)體器件中流過器件的電流在外加磁場作用下發(fā)生改變的現(xiàn)象被稱為有機磁電導(dǎo)效應(yīng)。由于器件材料中沒有任何磁性成分而器件卻表現(xiàn)出磁現(xiàn)象，因此引起了科學(xué)界的廣泛關(guān)注。同時，有機材料所具有較強的自旋相干性，良好的柔韌性，材料種類豐富等特點，有機半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，測量條件豐富多樣，薄膜制備工藝日漸純熟，使得有機半導(dǎo)體器件顯示出了廣闊的應(yīng)用前景。
　　 本文主要研究了有機半導(dǎo)體器件的磁電導(dǎo)效應(yīng)，分別采用分子束外延和旋涂兩種鍍膜方式生長了兩種

2、器件，分別在激光光照條件下研究了器件中的激子在磁場作用下的行為，結(jié)合目前文獻已報道的物理模型，對產(chǎn)生有機磁電導(dǎo)效應(yīng)的可能的物理機制進行了闡釋。本論文的主要內(nèi)容包括以下幾個部分:
　　 (1)簡單介紹了有機半導(dǎo)體器件、有機磁電導(dǎo)效應(yīng)的理論基礎(chǔ)及有機磁電導(dǎo)效應(yīng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀;介紹了現(xiàn)有的有機磁電導(dǎo)產(chǎn)生機制的幾種物理模型;對有機半導(dǎo)體器件的制備工藝和測量技術(shù)作了詳細介紹。
　　 (2)采用分子束外延法制備了結(jié)構(gòu)為ITO/Cu

3、Pc/NPB/Alq3/LiF/Al的常規(guī)有機半導(dǎo)體器件，之后對器件采用波長為442 nm和325 nm的激光線進行照射產(chǎn)生激子，并在小偏壓下（器件沒有開啟）對激子的演化過程進行控制，同時測量器件的光致磁電導(dǎo)效應(yīng)。實驗發(fā)現(xiàn)，不同于電注入產(chǎn)生激子的磁電導(dǎo)效應(yīng)，磁電導(dǎo)在正、反小偏壓下表現(xiàn)出明顯不同的磁響應(yīng)結(jié)果。當(dāng)給器件加上正向小偏壓時，器件的磁電導(dǎo)在0～40 mT范圍內(nèi)迅速上升;隨著磁場的進一步增大，該磁電導(dǎo)增加緩慢，并逐漸趨于飽和。反向小

4、偏壓時，器件的磁電導(dǎo)隨著磁場也是先迅速增大(0～40 mT)，但達到最大值后卻又逐漸減小。通過分析外加磁場對器件光生載流子微觀過程的影響，采用‘電子—空穴對’模型和超精細相互作用理論對正向偏壓下的磁電導(dǎo)進行了較好解釋;反向偏壓下因各有機層的能級關(guān)系，為激子與電荷相互作用提供了必要條件，運用三重態(tài)激子與電荷的反應(yīng)機制可以較好解釋磁電導(dǎo)出現(xiàn)高場下降的實驗現(xiàn)象。
　　 (3)采用旋涂法制備了結(jié)構(gòu)為ITO/PEDOT:PSS/suppe

5、r yellow-PPV/Ca/Al的有機半導(dǎo)體器件，在激光光照條件下測量了器件的磁電導(dǎo)效應(yīng)。實驗發(fā)現(xiàn)，光照能顯著增大器件的傳導(dǎo)電流。采用較小的傳導(dǎo)電流測量器件的磁電導(dǎo)效應(yīng)時發(fā)現(xiàn)，隨著電流絕對值的減小，器件磁電導(dǎo)的絕對值迅速增大。隨著傳導(dǎo)電流方向的不同，器件表現(xiàn)出不同的正、負磁電導(dǎo)效應(yīng)且正反偏壓下磁電導(dǎo)線型近似對稱。通過比較器件材料、結(jié)構(gòu)與器件內(nèi)相應(yīng)的電流輸運特性的關(guān)系，認(rèn)為反偏壓下的正磁電導(dǎo)是超精細相互作用原理和三重態(tài)激子-電荷反應(yīng)機