其他
Trans Tianjin Univ| 电流-电压分析方法研究有机半导体姜黄薄膜的陷阱特征
欢迎投稿：
https://mc03.manuscriptcentral.com/transtju
文章信息：
Kushal Chakraborty, Aloke Kumar Das, Ratan Mandal, Dulal Krishna Mandal. Investigation on the Trap Signature in Organic Semiconductor Turmeric Film Through Current-Voltage Analysis. Trans Tianjin Univ, 2020: https://doi.org/10.1007/s12209-020-00259-3原文链接：
https://link.springer.com/article/10.1007/s12209-020-00259-3🟣 提出姜黄染料基有机半导体铝/姜黄/铜基器件在不同状态下的陷阱辅助电荷传导机理，以Richardson-Schottky传导机理为主。🟣采用电流-电压（I-V）和非单调递减G（V）-V特性差分分析，验证铝/姜黄/铜基器件中载流子的陷阱特征，计算陷阱能（Et）、势垒高度（ϕbi）和陷阱因子θ。🟣计算结果表明铝/姜黄/铜基器件的陷阱能较低，姜黄染料有望用于电子和半导体器件制造业。
🟣典型的有机半导体器件具有多样的晶体和各向异性分子结构、光电特性、金属-绝缘体跃迁、光致载流子转变、柔韧性、器件制造工艺简单以及成本低等特性而受关注。选择合适的染料可以提高器件效率。有机薄膜的非晶结构通常因为带隙能量的局部陷阱而影响器件的性能。由于存在陷阱状态，此类有机器件性能较差，陷阱会在电荷传导过程中产生一个额外的电场，严重影响电荷载流子的迁移率。陷阱中心的载流子复合和退化导致器件性能降低。因而，陷阱能和陷阱因子是评估器件性能的重要因素。🟣此项研究使用电流-电压（I–V）特性的稳态分析确定铝/姜黄/铜基器件陷阱的特征。当捕获的载流子浓度很高时，I–V图会失真。但是，当捕获载流子浓度低时，又难以确定，使得缺陷的检测非常困难。因此，有必要开发更简洁的检测方法。差分技术可以检测出低密度陷阱，可用于检测陷阱填充条件下电流相对于电压的畸变引起的精细变化。采用电流-电压（I–V）结合非单调递减G（V）-V特性差分分析，根据logI-logV曲线计算出陷阱能（Et）和陷阱因子θ，由半对数I–V计算出器件的势垒高度（ϕbi），并考察Richardson–Schottky和Poole–Frenkel效应对陷阱辅助电荷传导过程的影响，发现Richardson–Schottky效应是主导。研究结果表明，铝/姜黄/铜基器件的陷阱能低于许多其他已报道的有机半导体染料，姜黄染料有望用于电子和半导体器件制造业。
🟣图1 姜黄染料的化学结构
🟣图2 I-V测量设置示意图，其中选择Al和Cu分别作为正面和背面电极，姜黄染料溶液薄膜作为沉积在电极间的活性半导体层。
🟣图4 铝/姜黄/铜基器件的G（V）-V特性。图中多个失真代表多个离散陷阱，其中第一个陷阱被完全抑制。由于存在其他深陷阱，因而检测到其他峰。
🟣图5 在不同极限电压下不同状态的能带图：a 准平衡，b EF<ETD, c EF≈ETD, d EF>ETD
🟣图6 Al/ 姜黄/ Cu基器件的lnI–lnV图，可以由I-V关系图的斜率计算m和θ值。
🟣图7 沿着相关内置电势和势垒高度的不同功函数电极上的界面带弯曲示意图
通讯作者
Kushal Chakraborty
Kushal Chakraborty于2012年获得印度Kalyani大学物理学学士学位，2015年获得印度West Bengal州立大学电子科学硕士学位。2018年加入印度Camellia技术与管理研究所物理系任副教授。之后，他在印度Brainware大学工作，任基础与应用科学（物理）系副教授。Chakraborty先生一直在印度Jadavpur大学物理系任研究员。他的研究兴趣涉及有机光伏、纳米材料、无序天然和有机半导体中电荷传输的物理学，半导体元件的表征以及光电器件不同参数的确定。
Transactions of Tianjin University
天津大学学报（英文版)
邮箱：trans_tju@tju.edu.cn
点击左下角「阅读原文」查看原文
↙↙↙