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双注入器件空间电荷限制电流中扩散电流对器件的影响开题报告

 2020-06-07 09:06  

1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)

自从有机电子器件问世以来,许多描述其电荷输运的物理模型已经被人们提出[1]。这些详细描述器件行为的模型对于认识器件工作本质,提高器件效率以及提升器件性能无疑是非常有用的。但要真正使这些模型应用到实际,高效并正确地对其求解是至关重要的。正确理解有机半导体及电子器件中载流子输运是有机电子学的关键及核心问题,也是我们设计及合成新的有机功能材料、进一步提高有机电子器件性能的基础。而理解载流子输运的中心问题是正确认识载流子迁移率,特别是正确认识它同体系中其他参量的关系[2]。在固体材料中,载流子可通过激发、注入或其他方式产生。由于不同的材料具有不同的能级结构,所以以不同材料为载体的载流子的运动规律也是不同的。一般而言,对于固体材料,具有两种极端的输运模式:能带型输运和跳跃型输运。人们对无序有机半导体的研究发现,其载流子迁移率具有以下特征:无序有机半导体中载流子输运表现为热激活方式,因此载流子迁移率依赖于温度;其次,无序有机半导体中载流子迁移率具有很强的场强依赖性[3];另外,近年来人们研究发现无序有机半导体的载流子迁移率同载流子浓度也有很大的关系。

近来,电荷载流子浓度对迁移率的影响已经被认识到。在聚对亚苯基乙烯(ppv)及其衍生物中空穴迁移率同载流子浓度的关系已被c.tanase[4]等人研究。实验结果表明:当电荷载流子浓度小于10的22次方每立方米时,空穴迁移率为常数;而当电荷载流子浓度大于10的22次方每立方米时,空穴迁移率同载流子浓度幂定律关系增长[5]。结合基于有机半导体的二极管及场效应晶体管的测试结果,他们对于室温下空穴迁移率同载流子浓度的关系,给出如下经验公式:

μ, (1)

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

自从有机电子器件问世以来,许多描述其电荷输运的物理模型已经被人们提出。这些详细描述器件行为的模型对于认识器件工作本质,提高器件效率以及提升器件性能无疑是非常有用的。但要真正使这些模型应用到实际,高效并正确地对其求解是至关重要的。有机半导体材料及有机电子器件的电荷输运问题在有机电子学中占据重要地位,它对有机半导体材料的合成及有机电子器件的设计有重要的指导意义。在大的电压下,载流子在高电场下漂移,已经的到理论上的合理解释。然而扩散电流在小的偏压下常常无法得到现有理论解释,并且电子和空穴双注入情况下扩散电流的研究仍处于空白阶段。因此研究有机器件在双注入条件下空间电荷限制电流中扩散电流对器件的影响对有机器件具有广泛的理论指导意义。本毕业设计的研究工作正是针对这一问题,提出了一种用于求解电荷载流子输运方程的特别数值计算方法,建立了一种适合于描述有机电子材料及器件电荷输运的统一迁移率模型,并基于该数值方法和载流子迁移率模型计算和分析了一些有益于有机电子材料合成及有机电子器件设计的数值计算结果。通过空间电荷限制电流的各种模型运用求解电流连续性方程和泊松方程,采用matlab和编程语言进行偏微分方程求解,提出理论模型并对实验现象给出合理解释。

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