Методы измерения подвижности носителей зарядов

Метод	Структура образца	Форма сигнала	Μ	Ссылки
1. TOF (времяпролетный)				[5Error: Reference source not found]
2. OTFT (органические тонкопленочные транзисторы)				[10]
3. JV (вольтамперные характеристики)				[9]
4. DISCLC (темновой инжекционный ток, ограниченный пространственным зарядом)				[11]
5. AV (спектроскопия полной проводимости)				[8]
6. CELIV (вытягивание носителей заряда линейно увеличивающимся напряжением)				[12]

Времяпролетный метод является одним из широко распространенных методов исследования транспорта носителей зарядов, который применялся для исследования целого ряда сопряженных полимеров и органических полупроводников. [9,14]. В этом методе, пакет носителей заряда генерируется световым импульсом и дрейфует через исследуемый материал под влиянием внешнего приложенного напряжения. Время прихода пакета носителей заряда измеряется при достижении противоположного электрода и рассчитывается по формуле

(1.1)

где d – толщиной пленки, U – приложенное напряжение и t_tr –время пролета. Для метода ВП требуется толстая пленка, что ограничивает этот метод при измерении подвижности в реальных тонких органических пленках используемых в электронных устройствах.

Хорошо известен метод полевого транзистора (FET) для измерения подвижности в полимерных пленках. [1,6]. Подвижность носителей заряда по FET рассчитывается по вольтамперным характеристикам канала проводимости. В этом методе, носители заряда дрейфуют по горизонтали вдоль канала. Этот метод измерения при высокой концентрации заряда в канале, как правило, дает завышенную подвижность носителей значений, которые в большинстве случаев не достигается в диодах и др. устройствах. В последнее время происхождение больших значений подвижности полученные методом FET объясняется концентрационной зависимостью носителей заряда. [2,8].

Другим довольно распространенным методом измерения подвижности в многослойных структурах, является метод SCLM, основанный на изучении тока ограниченного объемным зарядом. Метод достаточно прост, осуществляется инжекция заряда в объем полимерной пленки и по полученной вольтамперной характеристике проводится оценка подвижности носителей заряда. Эта методика не описывает переходные явления, так как она по своей природе является статической. Теория метода и методика оценки по SCLM описывается в работе [15]. Так в работах [7,16] этот метод был использован для изучения подвижности носителей заряда (дырок) в широких интервалах температур в сопряженных полимерах [17]. В последнее время данным методом были исследованы органические материалы, используемые в фотоэлементах и светодиодах.

В последнее время, зарубежными авторами для оценки подвижности носителей заряда активно используется метод CELIV предложенный Г.Юшкой еще в 80-х годах прошлого века [12]. В методе CELIV оценивается подвижность равновесных носителей заряда. Расчет проводится по времени соответствующему максимуму концентрации вытягиваемых носителей заряда (на кривой переходного тока, время оценивается по точке соответствующей максимуму плотности тока). В отличие от времяпролетного метода, этот метод не ограничивается толщиной пленки и позволяет проводить измерения подвижности и в тонких пленках. Одной из проблем, данного метода является низкая концентрация равновесных носителей заряда. В этой связи, был предложен модифицированный метод основанный на фотогенерации носителей заряда с последующей инжекцией в объем органической пленки носителей заряда. Модифицированный метод фото-CELIV более удобен для генерации и последующего вытягивания из объема линейно увеличивающимся полем носителей заряда. [13,18].

Рассмотрим более подробно теорию метода CELIV.