载流子在金属-聚对苯乙炔-金属结构中注入及输运的动力学研究.pdfVIP

第57卷第8期2008年8月 物 理 学 报 1000．．3290／2008／57(08)／5217．．09 ACTAPHYSICASINICA @2008 Chin．Plays．Soc． 载流子在金属／聚对苯乙炔／金属结构中 注入及输运的动力学研究* 李冬梅1’ 李海宏1’ 李 元1’ 刘德胜1’2’3’’ 解士杰1’2’ 1)(山东大学物理学院．济南250100) 2)(山东大学晶体材料国家重点实验室，济南250100) 3)(济宁学院物理系，曲阜273155) (2007年lO月12日收到；2008年4月913收到修改穑) phenylenevinylene，简记为PlW))，金属三明治结构中注入与输运的动力学过程．发现由于强的电子．晶格相互作用， 注入的电荷在PPV链中形成波包，波包的形成与施加在金属电极上的偏压、PPV链上的电场强度及金属电极与PPV 之间的界面耦合强度密切相关．在无外电场的情况下，当偏压达到临界值时电荷能够从金属电极注入到PPV链中 并形成波包．随着电场强度的增大，波包能够从PPV链中喷出进入右金属电极．在强场下，注入的电荷快速运动到 PPV的右端，并从界面喷出到右金属电极，从而在PPV中不能形成稳定的波包，而且喷出的电荷也是非整数的． 关键词：金属／聚对苯乙炔／金属结构，载流子输运，波包 PACC：7280L，7340，7138 论上研究了金属／聚合物，金属结构中极化子形成的 1．引 言 动力学过程，指出在足够偏压下电子能够注入到聚 合物链中并形成极化子．随着电场的增加，极化子会 近年来，包括高共轭聚合物如聚对苯乙炔(poly运动至聚合物／金属界面而喷出．Davids等¨驯利用非 简并连续模型描述了双极化子晶格在金属／聚合物 (p-phenylenevinylene，简记为PPV))等在内的有机半 导体，已经成为制备发光二极掣h引、塑料激光器¨1、 界面处的形成过程，发现如果金属的费米能级高于 光伏电池H1、有机自旋阀¨1等光电器件的功能材料． 一个负电双极化子或低于一个正电双极化子的形成 为进一步了解这些材料的发光机制和载流子特性， 能时，电荷就可以从金属电极注入到聚合物中．任俊 人们从理论和实验上对其进行了广泛的研究．与无 峰掣1川研究了铁磁／有机半导体／铁磁系统中的电流 机材料相比，有机材料具有强的电子．晶格相互作 自旋极化现象．Fu掣121研究了电荷从金属电极注入 用，而且分子表现为软性，分子的结构会因为带电或 到开放的聚合物链中的动力学过程，指出注入的电 其他外界的影响而发生改变，因此通过调整其分子 荷会形成波包，波包中含有的电荷数量最多为两个， 结构可以在一定范围内控制材料的电学和光学性 并且电荷是以非整数形式注入的．M6ndez等¨31从实 质．在这些光电器件中，电子、空穴从金属电极注入 验上研究了电荷在混合的金属，有机，无机半导体异 到共轭聚合物中，并在外电场驱动下运动，电子与空 质结构中电荷的输运机制，通过光电子能谱测量发 穴相遇复合而发光．另外，分子中强的电子．晶格相 现异质界面上的能量和能级排列决定着载流子的注 互作用会导致注入的电荷形成自陷态，如孤子哺】、极 化子1或双极化子¨1等． 有良好的稳定性、可溶性和电致发光等物理特性 目前，关于电荷在金属，聚合物，金属三明治结