2.2. Методика изготовления образцов

В качестве подложек были использованы стекла c нанесенным слоем ITО, вырезались пластинки размером 10 на 10 мм. Затем, методом электрохимического травления была удалена часть слоя (4х10 мм) ITО. Далее производилась последовательная очистка в ультразвуковой ванне (рис.2), в течении 15 минут в ацетоне, этиловом спирте, затем в дистиллированной воде.

Рис.2. Ультразвуковая ванна

Теневые маски (рис. 3) были изготовлены из медных пластин размером 10 на 10 мм, методом химического травления. Рисунок маски был спроектирован с помощью компьютерной программы Sprint Layоut, затем нанесен на медную пластину с помощью полиграфического тонера. В качестве химического реагента использовалось хлорное железо. Время травления составляло 60 минут, при комнатной температуре 40.

Рис.3. Теневая маска

Далее на подложки были нанесены полимерные пленки методом центрифугирования (СМ 50) (рис.4), скорость вращения составляла 2000 оборотов в минуту, время центрифугирования 20 секунд, ускорение 10g. Были использованы растворы полимеров в циклогексаноне концентрации ПДФ 5%. Центрифугирование производилось в закрытом объеме, откачка воздушного объема центрифуги не производилась. Окончательное формирование пленок производилось в течении 45 минут , в воздушной среде, температурой 20 градусов и влажностью воздуха не более 80%. Окончательное выведение растворителя из пленки производилось в течении 45 минут, при температуре 150 градусов в сушильном шкафу СНОЛ-350.

Рис. 4. Центрифуга см-50

Электроды были нанесены методом термодиффузионного напыления в вакууме (ВУП-5М) (рис.5). Подложки с масками были помещены в рабочую камеру вакуумной установки на расстоянии 15 см от испаряемого металла. Время напыления составляло 2 минуты. Были использованы алюминиевые заготовки. Масса заготовок составляла 0,3 грамма.

Рис.5. Вакуумный универсальный пост (ВУП 5-М).

По описанным выше методам была сформирована вертикальная структура ITО/полимер/металл (рис.6).

Рис.6. Структура образца: 1- стекло, 2- слой ITO, 3- полимер (полидифениленфталид), 4- металл (алюминий).

2.3. Методика измерения температурных зависимостей

Для исследования проводимости в светоизлучающих структурах на основе полидифиленфталида использовался метод вольтамперных характеристик в диапазоне температур от 6 К до 300 К.

Экспериментальный образец помещался в криостат замкнутого цикла Janis. Образец охлаждался в рабочей камере до температуры 6 К. Далее образец нагревался (температура а также скорость нагрева задавались при помощи встроенного термоконтроллера LakeShore 335). Вольтамперные характеристики (ВАХ) снимались с помощью источника-измерителя Keithley 2400.

Рис. 7. схема криогенного оборудования: 1- рабочий стол, 2-хлодопровод, 3-рабочая камера, 4-вывод зондов, 5-турбомолекулярный насос, 6-гелевый компрессор, 7-контролер температур.

Глава 3. Результаты исследований

Кривые зависимостей тока от напряжения структур ITO–полимер–Al для прямого и обратного напряжениях при нескольких температурах (рис. 8).

Рис.8. Зависимость тока от напряжения.

Характеристики имеют нелинейный вид.  С увеличением температуры несущественно возрастает прямой и обратный ток.

На основе измеренных ВАХ были построены зависимости проводимости полимерной пленки от обратной температуры и величины электрического поля для прямых и обратных токов (рис. 9). Зависимости тока от обратной температуры носят экспоненциальный характер с разными энергиями активации на различных участках. Причем, эти энергии судя по наклону соответствующих участков, отличаются при прямом и обратном токах.

Рис. 9. Зависимость ln(s) от 10³/Т при нескольких значениях приложенного напряжения.

Ранее было показано, что при высоких значениях температур, определяющим механизмом является термоэлектронная эмиссия. В связи с этим были построены зависимости в координатах: ln(I/T²) – 1000/T (рис. 10) при различных напряжениях на образце. Действительно, в этом случае:

(10)

где J – плотность тока, А^ -постоянная Ричардсона, е –заряд электрона, _B –высота барьера, F-напряженность поля, - диэлектрическая проницаемость образца, ₀ – электрическая постоянная, k- постоянная Больцмана, Т – температура.

Рис.10. Зависимость ln(I²/U) от 10³/T при отрицательных значених приложенного напряжения (указаны во вставках).

Экспериментальные точки, соответствующие токам при отрицательных значених приложенного напряжения на алюминиевом электроде, лучшим образом аппроксимируются прямыми в указанных координатах. Рассчитанные по этим графикам величины барьеров имеют следующие значения: 0.03 эВ, 0,07эВ и 0.135 эВ при напряжениях 0.075 В, 0.15 В, и 0.225 В соответственно. Для токов при положительных значених приложенного напряжения на алюминиевом электроде не аппроксимируются прямыми в указанных координатах, следовательно, механизм термоэлектронной эмиссии в этом случае не реализуется.

Можно предположить, что, как и в случае с транспортом носителей зарядов в структурах металл/полимер/металл и металл/полимер/полупроводник [15,16], при низких температурах реализуется также прыжковый транспорт носителей заряда по ловушечным состояниям вблизи уровня Ферми. В этом случае зависимость удельной проводимости от температуры имеет вид: exp- w / kT , где w - энергии активации прыжка. Для кривых представленных на рисунке 9 она составляет величину порядка 0.02 эВ.

Таким образом, в рамках полученных результатов особенности переноса заряда в исследованных образцах объясняются в рамках моделей прыжкового транспорта по ловушечным уровням и эмиссии Шоттки что согласуется с ранее проделанными работами.