[發明專利]一種表征有機半導體器件馳豫現象的方法

無效

• 申請號: 201410283265.7
• 申請日: 2014-06-23
• 公開（公告）號: CN104049196A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 盧年端;李泠;劉明;孫鵬霄
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

技術領域

本發明涉及有機半導體技術領域，尤其是一種表征有機半導體器件馳豫現象的方法。

背景技術

載流子輸運在有機半導體領域是一種經常討論的主題，目前，對于無序的有機半導體材料，已有大量的工作通過躍遷理論研究平衡條件下的載流子輸運特性，但是，對于載流子暫態的輸運特性的研究則非常缺乏的。

由于馳豫效應是由能量的轉變、擴散過程、自由載流子的遷移和壽命等因素導致，因此，有機半導體器件中載流子的馳豫現象是一個十分重要的研究領域。目前，人們研究半導體的馳豫現象基本都是通過科爾勞施在1847年提出的擴展的指數定律進行擬合來獲得相應的馳豫特征。但是，這種方法由于是根據傳統的現象學來描述馳豫現象，因而缺乏物理基礎而不能正確地表征馳豫現象的本征物理特征，從而受到人們的普遍質疑。

許多研究者企圖通過引入能量，溫度和載流子輸運來描述馳豫現象，例如：多重捕獲或者Meyer-Neldel規則模型等，但是，這些手段都不可避免的引入了傳輸能級的概念(或遷移率邊)。已有的研究表明，傳輸能級只有在低電場和低載流子濃度的條件下才能存在，因此，目前報道的表征馳豫現象的方法存在巨大的局限性。另外，已有報道指出，在有機半導體器件中，電場對于載流子的輸運起著重要的作用，因此，載流子的馳豫效應也將會受到電場因素的嚴重影響。但是，目前大部分表征馳豫現象的方法都忽略了電場效應。

發明內容

(一)要解決的技術問題

有鑒于此，根據對相關研究領域現狀的分析，基于載流子的躍遷理論，本發明提出了一種表征有機半導體器件馳豫現象的方法，以簡單有效地表征各種無序的有機半導體器件的馳豫現象。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種表征有機半導體器件馳豫現象的方法，包括：

步驟1：計算有機半導體器件中載流子的躍遷速率，并選擇一種狀態密度來表示載流子的分布狀況；

步驟2：根據計算的有機半導體器件中載流子的躍遷速率和選擇的狀態密度，確定能量空間中沒有被載流子占據的空位置數；

步驟3：根據確定的能量空間中沒有被載流子占據的空位置數，確定載流子躍遷的距離；

步驟4：根據確定的載流子躍遷的距離計算有機半導體器件的電流密度，并以該電流密度來表征有機半導體器件的弛豫現象。

上述方案中，步驟1中所述計算有機半導體器件中載流子的躍遷速率，包括：

在無序性的有機半導體器件中，載流子躍遷的速率v基于Miller-Abrahams表達，定義為

v＝v₀exp(-2αR_ij)???(1)

式中v₀表示聲子振動的頻率，α表示晶格常數的倒數，R_ij表示位置i和位置j的空間距離；

在電場存在的條件下，R_ij可通過下式(2)表示：