聚合物中載流子的傳輸特性研究.pdf

1、有機光電器件由于其巨大的應用價值和市場前景正日益引起人們的廣泛關注和研究興趣。PPV類共軛聚合物由于其器件制作工藝簡單且價格低廉等優(yōu)點已成為人們研究的熱點。在本論文中，應用飛行時間測試技術以MEH-PPV為研究載體研究了聚合物薄膜中激子的產(chǎn)生、離化以及載流子的傳輸特性，并探索了影響聚合物中載流子的漂移的因素。通過研究取得以下有意義的研究結果。 首先利用單層MEH-PPV器件，分別使用500nm-590nm范圍內(nèi)不同波長的光照射器

2、件，測量了MEH-PPV的光電流的時間響應譜。發(fā)現(xiàn)在波長大于560nm時出現(xiàn)了空穴的由非發(fā)散性轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)散傳輸?shù)默F(xiàn)象，并且隨著照射光波長的增加發(fā)散性傳輸越來越明顯，當使用590nm波長的光照射時出現(xiàn)了高發(fā)散性傳輸。深入研究發(fā)現(xiàn)，大于560nm波長的光處于MEH-PPV的后吸收邊上。結合薄膜在不同波長光的吸收系數(shù)，擬和了不同波長光照射條件下在飛行時間測量過程中薄膜不同深度處的光強分布，得到了不同光照射器件中的載流子分布和對光電流的時間響應曲

3、線的影響。當激光波長大于590nm時，照射光在整個薄膜內(nèi)均有吸收，載流子在MEH-PPV薄膜厚度內(nèi)分布。在外加電場的作用下，正負電荷對發(fā)生分離，由于在MEH-PPV中電子的遷移率比空穴的遷移率小三個數(shù)量級，所以在空穴朝著背電極漂移的過程中電子可以認為是靜止的。這樣，電子就充當了深陷阱的作用，會與漂移的空穴發(fā)生復合。在560nm以下波長的光照射的時候載流子只產(chǎn)生在電極附近產(chǎn)生，電子很容易在電場下被導出，不會對空穴的傳輸產(chǎn)生影響；而當照射光

4、波長大于560nm時，在薄膜很深的厚度內(nèi)的分布電子就會對漂移的空穴產(chǎn)生影響，造成空穴的發(fā)散性傳輸。 我們還研究了聚合物在電場下的取向?qū)w移率的影響，即在薄膜制備過程中在薄膜垂直的方向上加上電場。測量結果表明與無電場條件制作的器件相比，電場下制作的器件空穴的遷移率提高了三倍多。分析表明，由于聚合物分子的極性，在電場的作用下分子鏈將會在電場的方向上有所拉伸。因此載流子在鏈內(nèi)傳輸?shù)穆烦滔鄬τ跊]有取向的器件而言增加了，而空穴在鏈內(nèi)傳輸?shù)?/p>

5、遷移率比鏈間傳輸較高，所以電場下制作的器件遷移率增大。 另外研究了高溫處理對光電流的影響。發(fā)現(xiàn)在相同的測試條件下，高溫處理后的器件比處理以前光電流明顯有所增加。光電流的提高可從兩方面加以解釋：一方面，高溫處理對Al電極和MEH-PPV界面的影響使得空穴易于導出；另一方面，高溫處理可以改變聚合物分子的排列減少薄膜內(nèi)部的缺陷，從而減少對空穴的俘獲有利于空穴的傳輸。最后探索了光氧化對聚合物中載流子漂移的影響，發(fā)現(xiàn)在紫光照射的最初階段光