Главная » 2014»Июль»29 » Скачать Неравновесный прыжковый транспорт и рекомбинация носителей заряда в неупорядоченных органических материалах. Никитенко, Владимир бесплатно
05:22
Скачать Неравновесный прыжковый транспорт и рекомбинация носителей заряда в неупорядоченных органических материалах. Никитенко, Владимир бесплатно
Неравновесный прыжковый транспорт и рекомбинация носителей заряда в неупорядоченных органических материалах
Диссертация
Автор: Никитенко, Владимир Роленович
Название: Неравновесный прыжковый транспорт и рекомбинация носителей заряда в неупорядоченных органических материалах
Справка: Никитенко, Владимир Роленович. Неравновесный прыжковый транспорт и рекомбинация носителей заряда в неупорядоченных органических материалах : диссертация доктора физико-математических наук : 01.04.07 Москва, 2006 256 c. : 71 07-1/60
Объем: 256 стр.
Информация: Москва, 2006
Содержание:
Глава 1 Неравновесный нрыжковый транспорт носителей заряда внеунорядоченных органических материалах
§11 Методы теоретического описания прыжкового транспорта носителейзаряда в неупорядоченных органических материалах
§12 Теоретическая модель неравновесного прыжковоготранспорта в режиме термоактивированных прыжков
§121 Прыжковая энергетическая релаксация неравновесныхносителей заряда
§122 Уравнение неравновесного прыжкового транспортав режиме термоактивированных прыжков
§13 Переходный ток в условиях времяпролётного эксперимента
§131 Экспоненциальное энергетическое распределениеловушек
§132 Немонотонный энергетический спектр ловушек
§133 Перавновесный дрейф и стимулированная полем диффузияносителей заряда в случае гауссовского распределенияловушек
§134 Переходный ток Особенности квазидисперсионного режиматранспорта носителей заряда
§14 Приближение сильно неравновесного транспорта (г-модель)
§141 Прыжковая релаксация в случае низких температур;соотношение между дисперсией и дрейфовым сдвигомносителей заряда
§142 Режим термоактивированных прыжков
§15 Диффузия, стимулированная переменным полем
§151 Режим квазиравновесного транспорта
§152 Режим сильно неравновесного транспорта
Глава 2 Кинетика геминальной рекомбинации в режиме дисперсионноготранспорта носителей заряда
§21 Постановка задачи
§211 Уравнение Смолуховского в дисперсионном режиметранспорта и граничные условия
§212 Качественный анализ кинетики геминальнойрекомбинации
§22 Низкотемпературная кинетика геминальной рекомбинации(бездиффузионное приближение)
§221 Аналитические решения уравнения Смолуховского
§222 Низкотемпературный ток поляризациигеминальных пар
§223 Низкотемпературная кинетика люминесценции
§22,4 Неравновесный фото- и радиационно- диэлектрическийэффект
§23 Температурная зависимость кинетики геминальнойрекомбинации- точные и приближённые решения
§231 Случай одномерной проводимости
§232 Случай изотропной проводимости
§24 Нереходный ток, контролируемый геминальной рекомбинацией
§241 Изотропная проводимость (слабое поле)
§242 Одномерная проводимость
§25 Случай поверхностной генерации геминальных пар
§251 Изотропная проводимость
§252 Одномерная проводимость
§26 Температурная зависимость кинетики люминесценции,контролируемой геминальной рекомбинацией
§27 Вероятность разделения пары (квантовый выход)
§271 Анизотропная проводимость
§272 Влияние туннельных прыжков
Глава 3 Особенности нестационарной радиационной электропроводности(НРЭ) неупорядоченных полимеров
§31 Нереходный ток: низкий уровень генерации
§32 Нереходный ток: высокий уровень генерации
§33 Нестационарная радиационная электропроводностьпри наличии центров захвата
§34 Нестационарная радиационная электропроводность игеминальная рекомбинация
§341 Геминальная рекомбинация и переходный ток:ланжевеновский режим
§342 Кинетическая заторможенность геминальной рекомбинации:эмпирические основания и физический механизм
§343 Особенности кинетически заторможенной геминальнойрекомбинации
§344 Кинетически заторможенная геминальная рекомбинацияи радиационная электропроводность на переменном токе
§35 Геминальная рекомбинация и переходный ток:сильное поле
Глава 4 Электролюминесценция в тонких слоях неупорядоченныхорганических материалов
§41 Нестационарная электролюминесценция (ЭЛ) в двухслойныхструктурах
§411 Модель нестационарной ЭЛ в режиме, ограниченноминжекцией
412 Характерные времена установления ЭЛ в режиме,3ограниченном инжекцией
§413 «Ступенчатое» установление ЭЛ
§414 Характерные времена установления ЭЛ в режиме токаосновных носителей, ограниченного пространственнымзарядом
§415 Эффект вспышечной ЭЛ после выключения приложенногополя в двухслойных структурах
§42 Стационарная (установившаяся) ЭЛ в двухслойныхструктурах
§421 Режим ЭЛ, ограниченной инжекцией
§422 ЭЛ в режиме тока, ограниченного пространственнымзарядом (основные носители)
§423 ЭЛ в режиме тока, ограниченного пространственнымзарядом (оба типа носителей)
§43 Нестационарная ЭЛ в однослойных структурах
§431 Эффект вспышечной ЭЛ после выключения приложенногонапряжения в однослойных структурах
§432 Кинетика спада интенсивности ЭЛ после выключенияприложенного напряжения
Введение:
Актуальность темы.Многие органические полупроводниковые и диэлектрические материалы(сопряжённые и допированные полимеры, аморфные низкомолекулярныематериалы, молекулярно - допированные кристаллы) имеют ряд ценныхфизико - химических свойств - эластичность, химическую стойкость,возможность достижения требуемых нараметров путём введения различныхдобавок, возможность фото - и электро- люминесценции. Существующие иперспективные области применения органических материалов весьмаразнообразны - светоизлучающие диоды, полевые транзисторы, устройствапамяти, ксерографические устройства, лазеры, электротехническая изоляция.Электрические и оптические свойства органических полупроводниковв последние 10- 20 лет изучаются всё более интенсивно. В отличие от многихнеорганических неупорядоченных полупроводников, транспорт носителейзаряда является прыжковым. Достаточно высокая электропроводностьдостигается путём создания в материале носителей заряда фото - либорадиационной генерацией или инжекцией, в то время как в отсутствиегенерации материалы обычно являются диэлектриками. Начальноераспределение генерированных носителей заряда по энергии обычноявляется сильно неравновесным. Исследуемые материалы имеют более илименее неупорядоченную структуру, вследствие чего транспорт ирекомбинация носителей заряда на длительном интервале временипроисходят в неравновесном (в случае сильной неравновесности дисперсионном) режиме. Больщие времена термализации носителей зарядаобусловлены щироким энергетическим распределением локализованныхсостояний вследствие неупорядоченности структуры данных материалов.Малая величина времён пролёта носителей, обусловленная малой толщинойслоев органических материалов, используемых в электронно - оптическихустройствах (часто менее 0,1 мкм), делает неравновесность процессовпереноса и рекомбинации носителей заряда существенной и в том случае,5когда плотность ловушек убывает с их глубиной быстрее, чемэкспоненциальная функция.Неравновесный прыжковый транспорт и рекомбинация носителейзаряда в неупорядоченных органических материалах достаточно интенсивноизучались как экспериментально, так и теоретически. Однако, анализупространственного распределения носителей заряда уделялось недостаточноевнимание, исключая предельные случаи малых и больших (после генерации)времён, либо теоретические модели не соответствовали прыжковомухарактеру транспорта. Корректная интерпретация экспериментальныхданных по нестационарной радиационной электропроводности иэлектролюминесценции требует также учёта кинетики геминальнойрекомбинации и накопления заряда в объёме проводящих слоев, как и награницах раздела слоев различных материалов. Таким образом, разработкатеории, пригодной для анализа неравновесного транспорта, геминальнойрекомбинации, накопления и релаксации объемного заряда в тонких слояхорганических материалов остаётся актуальной задачей.В данной работе аналитически либо путём сравнительно простогочисленного счёта исследованы такие сложные для теоретического анализаявления, как стимулированная электрическим полем диффузия, кинетикаполяризации и рекомбинации геминальных пар, а также нестационарнаяэлектролюминесценция в режиме как сильно, так и умеренно неравновесногопрыжкового транспорта носителей заряда. Полученные результатыпозволяют более корректно определить по данным эксперимента параметры,определяющие перенос носителей заряда, а также устранить противоречия винтерпретации данных, полученными различными методами.Цель работыРазработать теоретические модели прыжкового транспорта,геминальной рекомбинации и электролюминесценции носителей заряда втонких слоях органических полупроводников и диэлектриков при отсутствиитермодинамического равновесия; выделить влияние различных факторов(зависимость эффективной подвижности от времени, пространственнаянеоднородность плотности носителей, поляризация геминальных пар,накопление объёмного заряда) на измеряемые величины (переходный ток,интенсивность люминесценции) с целью уточнения экспериментальныхметодов определения параметров исследуемого материала.Для достижения поставленной цели необходимо было решитьследующие задачи:1. Разработать теорию, пригодную для аналитического описанияпереходного тока в условиях эксперимента по измерению времени пролёта инестационарной радиационной электропроводности для различныхорганических материалов в широком интервале температур и времени,включая переход к квазиравновесному режиму переноса, в случае какпостоянного, так и переменного приложенного поля.2. Развить теорию геминальной рекомбинации в режимедисперсионного транспорта, включая случаи анизотропнойэлектропроводности и кинетической заторможенности процессарекомбинации.3. Провести анализ влияния неравновесного характера переносаносителей заряда, поверхностных ловушек, объёмного заряда и центровзахвата носителей заряда на экспериментально наблюдаемые закономерностинестационарной радиационной электропроводности (НРЭ) неупорядоченныхполимеров.4. Исследовать эффекты объёмного заряда и неравновесноститранспорта носителей заряда на закономерности нестационарнойэлектролюминесценции в тонких плёнках органических материалов.Научная новизна1. Выведено и аналитически решено уравнение неравновесногопрыжкового транспорта носителей заряда, которое описывает известныережимы дисперсионного (сильно неравновесного) и квазиравновесноготранспорта как предельные случаи при малых и больших временах.соответственно, и позволяет исследовать неравновесную стимулированнуюполем диффузию в общем случае. Показано, что последняя приводит приопределённых условиях к режиму «квазидисперсионного» транспорта,который сочетает признаки как квазиравновесного, так и дисперсионного(сильно неравновесного) режимов. Получены простые аналитическиевыражения для переходного тока и плотности носителей, а такжехарактерного времени установления квазиравновесного режима. Полученосоотношение между дрейфовым сдвигом и дисперсией пакета носителей врежиме прыжков вниз по энергии для произвольного энергетическогораспределения локализованных состояний.2. Выведено и решено уравнение стимулированной полемдиффузии в случае произвольной зависимости приложенного поля отвремени. Исследована зависимость дисперсии носителей заряда от времени ичастоты переменного поля.3. Развита теоретическая модель геминальной рекомбинации (ГР) вусловиях дисперсионного транспорта, включая режим неланжевеновской(кинетически заторможенной) ГР, а также случай резко анизотропнойэлектропроводности. Модель Онзагера для вычисления квантового выходаГР обобщена на случай прыжкового транспорта в среде с энергетическим ипространственным беспорядком.4. Выполнен теоретический анализ влияния на НРЭ в слое конечнойтолшины таких факторов, как нестационарная ГР, бимолекулярнаярекомбинация и захват на глубокие центры в режиме дисперсионноготранспорта. Экспериментальные закономерности ПРЭ ряда полимеровобъяснены на основе представлений о кинетической заторможенности иконечности радиуса ГР в этих материалах.5. Предложена аналитическая модель нестационарнойэлектролюминесценции (ЭЛ) в двухслойных светоизлучающих диодах.Показано, что при реалистичных значениях параметров характерные временаустановления ЭЛ определяются скорее самосогласованными процессами8накопления заряда вблизи поверхностей раздела органических слоев иинжекции с электродов, чем дрейфовой подвижностью носителей в этихслоях. Объяснены экспериментально наблюдаемые закономерностивспышечной кинетики ЭЛ при отключении напряжения.Практическая ценность1. Предложенная теория неравновесного транспорта даёт болееточное, чем предшествующие аналитические модели, и вместе с темдостаточно простое аналитическое описание прыжковых процессов дрейфа истимулированной полем диффузии носителей заряда в неупорядоченныхорганических материалах. Проведённый анализ позволяет избежать ошибоки противоречий в интерпретации данных времяпролетных экспериментов.2. Явление стимулированной переменным полем диффузии можетиметь прикладное значение, например, как средство управленияраспределением заряженных частиц по глубине образца без нарушения егоструктуры.3. Учёт тока поляризации геминальных пар позволяет корректноопределить такие параметры исследуемых материалов, как энергетическаяглубина распределения ловушек, подвижность и время жизни носителейзаряда в проводящих состояниях до захвата на ловушки, по данным ПРЭ.
4. Предложенная модель нестационарной ЭЛ для двухслойныхсветоизлучающих диодов даёт в результате сравнительно несложныхвычислений как характерные времена установления ЭЛ, так и еёустановившуюся интенсивность и эффективность, а также позволяетпровести оптимизацию характеристик ЭЛ по параметрам светоизлучающихдиодов.Научное направлениеТеория неравновесного прыжкового транспорта, геминальнойрекомбинации и электролюминесценции в тонких плёнках неупорядоченныхорганических материалов в условиях пространственно неоднородногораспределения носителей заряда.Защищаемые положения1. Теория неравновесного прыжкового транспорта, которая даётаналитическое описание как дрейфа, так и стимулированной электрическимполем диффузии носителей заряда в общем случае, а не только васимптотических режимах сильно неравновесного и квазиравновесноготранспорта. После того, как переходный ток становится практическипостоянным (что обычно считается критерием установленияквазиравновесного режима во времяпролётном эксперименте), коэффициентстимулированной полем диффузии на длительном интервале временипродолжает возрастать, если энергетический беспорядок достаточно велик.2. Переменное электрическое поле создаёт ущирение первоначально тонкогопакета носителей вдоль линии приложения поля, которая пропорциональнаамплитуде поля и может намного превышать результат обычной диффузии. Вслучае квазиравновесного транспорта ширина возрастает со временеманалогично обычной диффузии, dgq[t) = ^2Dp{(o)t, где Dp- коэффициентстимулированной полем диффузии, t- время, а- частота поля. В случаедисперсионного транспорта временная зависимость ширины пакетаобусловлена энергетическим спектром ловушек и температурой, и снекоторого момента уширение практически прекращается.3. В режиме дисперсионного транспорта ток поляризации геминальных пароказывает значительное влияние на временную зависимость НРЭ, замедляянарастание НРЭ при /tQ, при условииtQ
var container = document.getElementById('nativeroll_video_cont');
if (container) {
var parent = container.parentElement;
if (parent) {
const wrapper = document.createElement('div');
wrapper.classList.add('js-teasers-wrapper');
parent.insertBefore(wrapper, container.nextSibling);
}
}
