有機(jī)半導(dǎo)體中的載流子通常定域在分子內(nèi)
發(fā)布時間:2019/4/12 22:28:12 訪問次數(shù):2619
有機(jī)半導(dǎo)體中的載流子通常定域在分子內(nèi),而無機(jī)半導(dǎo)體中的載流子則具有離域化的特點(diǎn)。因此有機(jī)半導(dǎo)體中載流子遷移率普遍低于無機(jī)半導(dǎo)體。在室溫下,無機(jī)半導(dǎo)體的載流子遷移率為102~104cm2/(Ⅴ・Θ,而高度有序的有機(jī)半導(dǎo)體中載流子遷移率的上限約為硐cm2/(V・s)。在其他無序小分子體系中,典型遷移率數(shù)值通常為10ˉ5~10J cm2/(V・θ。例如,有機(jī)材料可以使用較為廉價的加工工藝,包括直接印刷法、 噴墨打印法和其他基于溶液的方法。這些方法應(yīng)用在大面積電路上,不但 可能要比無機(jī)半導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)簡單,而且還提供了柔性電子器件的可能性,使 人們對廉價、大面積、可打印柔性電子充滿期待;谟袡C(jī)材料分子之間較弱的作用力,利用有機(jī)晶體,比較容易制各缺陷和雜質(zhì)濃度都很低的高
品質(zhì)表面及界面。
載流子遷移率大小是決定材料導(dǎo)電性的重要指標(biāo),它與電導(dǎo)率(c,J的關(guān)系如下:,式中,刀是載流子密度,|g|是單位電荷電量(一個電子的電荷電量。因此,材料的電導(dǎo)率同時與載流子的遷移率和濃度成正比。由于有機(jī)材料中載流子的濃度偏小,因此要獲得高導(dǎo)電性的有機(jī)材料必須大幅度提高材料中載流子濃度。方法之一是高濃度摻雜。例如,與無機(jī)半導(dǎo)體的摻雜機(jī)制不同,導(dǎo)電有機(jī)材料中摻雜物質(zhì)的濃度在1%~5%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于無機(jī)半導(dǎo)體中摻雜濃度(10“量級)。
有機(jī)材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了它們通常具有低熔點(diǎn)、高壓縮系數(shù)、相對柔軟、可燃及易溶于有機(jī)溶劑等特點(diǎn),這與無機(jī)材料很不相同。例如,無機(jī)半導(dǎo)體材料通常堅(jiān)硬、易碎,當(dāng)處于潮濕、腐蝕等不利環(huán)境時,相對比較穩(wěn)定,因而無機(jī)半導(dǎo)體材料的加工一般需要消耗很多的能量。從另一角度考慮,有機(jī)材料明顯的柔性及可操作性,也為一些革新的加工方法打開了大門。
有機(jī)半導(dǎo)體中的載流子通常定域在分子內(nèi),而無機(jī)半導(dǎo)體中的載流子則具有離域化的特點(diǎn)。因此有機(jī)半導(dǎo)體中載流子遷移率普遍低于無機(jī)半導(dǎo)體。在室溫下,無機(jī)半導(dǎo)體的載流子遷移率為102~104cm2/(Ⅴ・Θ,而高度有序的有機(jī)半導(dǎo)體中載流子遷移率的上限約為硐cm2/(V・s)。在其他無序小分子體系中,典型遷移率數(shù)值通常為10ˉ5~10J cm2/(V・θ。例如,有機(jī)材料可以使用較為廉價的加工工藝,包括直接印刷法、 噴墨打印法和其他基于溶液的方法。這些方法應(yīng)用在大面積電路上,不但 可能要比無機(jī)半導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)簡單,而且還提供了柔性電子器件的可能性,使 人們對廉價、大面積、可打印柔性電子充滿期待。基于有機(jī)材料分子之間較弱的作用力,利用有機(jī)晶體,比較容易制各缺陷和雜質(zhì)濃度都很低的高
品質(zhì)表面及界面。
載流子遷移率大小是決定材料導(dǎo)電性的重要指標(biāo),它與電導(dǎo)率(c,J的關(guān)系如下:,式中,刀是載流子密度,|g|是單位電荷電量(一個電子的電荷電量。因此,材料的電導(dǎo)率同時與載流子的遷移率和濃度成正比。由于有機(jī)材料中載流子的濃度偏小,因此要獲得高導(dǎo)電性的有機(jī)材料必須大幅度提高材料中載流子濃度。方法之一是高濃度摻雜。例如,與無機(jī)半導(dǎo)體的摻雜機(jī)制不同,導(dǎo)電有機(jī)材料中摻雜物質(zhì)的濃度在1%~5%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于無機(jī)半導(dǎo)體中摻雜濃度(10“量級)。
有機(jī)材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了它們通常具有低熔點(diǎn)、高壓縮系數(shù)、相對柔軟、可燃及易溶于有機(jī)溶劑等特點(diǎn),這與無機(jī)材料很不相同。例如,無機(jī)半導(dǎo)體材料通常堅(jiān)硬、易碎,當(dāng)處于潮濕、腐蝕等不利環(huán)境時,相對比較穩(wěn)定,因而無機(jī)半導(dǎo)體材料的加工一般需要消耗很多的能量。從另一角度考慮,有機(jī)材料明顯的柔性及可操作性,也為一些革新的加工方法打開了大門。
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