有机器件中的马库斯状态:界面电荷转移机理验证

德累斯顿大学电子推进研究集群中心(CFAED)的物理学家,以及西班牙、比利时和德国的研究人员,在一项研究中展示了电子注入有机半导体薄膜时的行为。模拟和实验清楚地确定了不同的运输方式。

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设备示意图。A–装置的示意横截面。B–热电子晶体管操作。电子通过负发射极基极偏压注入,并在分子半导体中检测到。这些电子与基部的热电子不平衡,不能用更大的温度来描述。测量可以在没有或外部施加集电极基偏压的情况下进行。

电荷转移过程在所有的电子和光电器件中起着基本的作用。对于基于有机薄膜技术的器件,这些器件包括通过金属触点注入电荷载流子以及在有机薄膜中的电荷传输。这里特别关注接触点的注入过程,因为为了获得最佳的设备效率,必须最小化接触点的接触电阻。然而,这样的内部接口很难访问,因此还没有很好地理解。

CFAED研究小组组长Frank Ortmann(计算纳米电子学小组)与西班牙、比利时和德国的研究人员现在在一项研究中表明,注入有机薄膜时的电子传输机制可以用物理化学中的所谓马库斯跳跃模型来描述。这个模型是由美国化学家鲁道夫·亚瑟·马库斯开发的。比较理论和实验研究明确地确定了马库斯理论预测的运输方式。”R.A.Marcus在20世纪50年代化学合成的背景下得出的预测,特别是所谓的“倒置的Marcus体系”,只能在几十年后通过化学反应的系统实验得到证实。因为他的重要理论贡献,R.A.马库斯在1992年获得了诺贝尔化学奖”,奥尔特曼说。

“现在,观察到‘反向马库斯区域’,在这个区域中,较高的电压产生较低的电流,这是第一次在有机晶体管中成功,在这个晶体管中,注入电压可以被主动控制,”奥尔特曼继续说。这使得人们对电子和光电有机器件有了更好的理解。

关于计算纳米电子学组

由Frank Ortmann博士领导的德累斯顿电子推进中心(CFAED)的研究小组研究了新型半导体材料的电子性质和电荷传输性质。在这里,有机半导体是目前工作的一个重要焦点,这是由德国研究基金会在EMME Noether计划资助的。该集团自2017年以来一直在CFAED工作。

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