Войти

Перенос и рекомбинация носителей заряда в неупорядоченных органических материалах

Автор курса: профессор д.ф.-м.н. Никитенко В.Р.

Лекции

1. Отличительные особенности и основные электронные свойства органических материалов.

Основные классы органических материалов, их значение в электронике. Отличительные особенности рассматриваемых материалов: структурный беспорядок, низкая собственная проводимость, прыжковый характер проводимости.Молекулярные состояния электронов. Π- и σ- связи.

2. Электроны в неупорядоченных органических материалах. 

Беспорядок и его природа в различных классах органических материалов.Структурный беспорядок и его связь с энергетическим беспорядком. Качественное рассмотрение спектра энергетических состояний электронов и дырок.  Локализованные и делокализованные состояния. Критерий Андерсона. Край подвижности и ловушки.

3. Прыжковый транспорт (перенос) носителей заряда в органических полупроводниках и диэлектриках.

Трудности описания транспорта в органических материалах  с точки зрения зонной теории. Экспериментальные факты. Уравнение баланса. Переходы между локализованными состояниями. Взаимодействие с фононами (модель Миллера- Абрахамса). Модель Маркуса.  

4. Энергетический спектр локализованных состояний в органических полупроводниках

Модель гауссовского беспорядка. Происхождение некоррелированного энергетического беспорядка. Коррелированный гауссовский беспорядок (модель дипольного стекла). Модель многократного захвата и освобождения.

5. Генерация и рекомбинация носителей в органических полупроводниках.

Механизм инжекции. Инжекция, ограниченная барьером и объёмным зарядом. Особенности фото- и радиационной генерации в органических материалах. Фото- и электролюминесценция. 

6. Экспериментальные методы исследования переноса носителей заряда. Основные эмпирические данные.

Измерение времени пролёта. Нормальный и дисперсионный транспорт. Нестационарная радиационная электропроводность. Переходная электролюминесценция. Метод ТОПЗ. Зависимость стационарной подвижности от температуры, напряжённости поля и концентрации носителей заряда. 

7. Описание прыжкового транспорта методами теории протекания.

Основны теории протекания и её применимость к прыжковому переносу в неупорядоченной среде. Перколяционный кластер и его структура. Примеры задач, решаемых методами теории протекания: задача сфер; переходы между ближайшими состояниями; моттовская проводимость с переменной длиной прыжка. 

8. Методы моделирования прыжкового транспорта.

Моделирование методом Монте- Карло. Численное решение уравнения баланса.Модель многократного захвата и освобождения. Сравнение с эмпирическими данными.

9. Концепция транспортного уровня и её связь с теорией протекания.

Транспортный уровень как аналог края подвижности. Формальный и фактический транспортный уровень. Аналитические и численные методы определения транспортного уровня. Транспортный уровень как критическая энергия, которая обеспечивает протекание. Применимость формализма многократного захвата к описанию прыжкового транспорта. 

10. Результаты модели многократного захвата: квазиравновесный транспорт.

Подвижность и коэффициент диффузии. Аномальная дисперсия и её описание в приближении полевой диффузии. Сравнение с эмпирическими данными.

11. Результаты модели многократного захвата: неравновесный транспорт.

Энергетическая релаксация неравновесных носителей. Умеренно- и сильно- неравновесный (дисперсионный) транспорт. Аномальные характеристики подвижности и дисперсии носителей заряда. Сравнение с эмпирическими данными.

12. Фотовозбуждения в органических полупроводниках.

Синглетные и триплетные экситоны. Диффузия, распад и взаимодействие экситонов. Особенности геминальной рекомбинации в органических полупроводниках. Фотовозбуждения в донорно- акцепторных системах.

13. Особенности транспорта носителей в тонких слоях: эксперимент и теория

Экспериментальные методы измерения подвижности в тонких плёнках: спектроскопия импеданса, экстракция заряда нарастающим напряжением. Зависимость подвижности и коэффициента диффузии от толщины плёнки: моделирование Монте-Карло и теория протекания.

14. Органические светоизлучающие диоды и методы их моделирования.

От однослойных к многослойным структурам. Основные физические процессы. Вольт- амперная характеристика. Внешняя и внутренняя эффективность. Простые модели. Пути развития. Перспективы предсказательного моделирования.

15. Фотовольтаические элементы на основе органических материалов.

Принцип работы, преимущества, достижения и перспективы.  Наночастицы в органических материалах.

 

Основная литература

1. Поуп М, Свенберг Ч.Электронные процессы в органических кристаллах. М.: Мир, 1985.

2. Звягин И.П.  Кинетические явления в неупорядоченных полупроводниках. М.: МГУ, 1984. 189 с.

3. Никитенко В.Р. Нестационарные процессы переноса и рекомбинации носителей заряда в  тонких слоях органических материалов.

 

Дополнительная литература

1. Дж. Займан. Модели беспорядка.

2. Н. Мотт, Э. Дэвис. Электронные процессы в некристаллических веществах.

3. Силиньш Э.А. Электронные состояния органических молекулярных кристаллов. Рига, «Зинатне», 1978. 344 с.

4.Краснов К.С. Молекулы и химическая связь. М.: Высш. Шк., 1984. 295 с.

5.Шкловский Б.И., Эфрос А.Л. Электронные свойства легированных полу-проводников. М.: Наука, 1979

Скачать вопросы к зачету