专利名称：在频域内测量有机半导体载流子迁移率的方法
技术领域：
本发明涉及一种测量有机半导体载流子迁移率的方法，它将评估1)有机半导体中电子的迁移率。2)有机半导体中空穴的迁移率。3)有机半导体迁移率随电场强度的变化。4)设计有机半导体电子及发光器件时频域参数的选择。
背景技术：
在有机半导体器件中影响器件电学性能的关键参数就是载流子的正负、多少、迁移率。它的迁移率很低，约在10-2cm2/V.s之下，测迁移率已不能利用无机半导体中的霍尔测量方法。对有机半导体材料，一般是采用测定飞行时间的方法，它主要采用光脉冲产生载流子，以电场促成光生载流子的运动，在运动方向的末端测量信号出现的时间。这个方法很复杂，它需要两个激发源一个是电流，另一个是光源，而且光激发区域要很窄，相当于空间脉冲，愈窄愈好，或者它的边缘很锐，一般是用脉冲激光正面照射薄膜，靠有机半导体的吸收系数大、激发区域窄。它是引起测量误差的主要来源，测出的数据还要作相当处理。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的光激发边界不清楚的问题，提出了一个测量载流子迁移率的方法，设置一个发光探测区，使一种符号的载流子在探测区内只能进不能出，使另一种符号的载流子从另一面进入探测区，两种载流子在探测区复合而发光。激发频率变化时，激发时间短载流子达不到探测层不会发光，降低频率测量出现发光时的频率数值，即可测量和探测区相反极性的载流子的迁移率。这是针对载流子输运性质的测量，但不是利用电学测量，而是用发光现象测量。
本发明的技术方案在频域中测量有机半导体载流子迁移率的方法的步骤1.在频域中测量有机半导体载流子迁移率的方法，该方法的步骤步骤1，制备测量电子迁移率的器件将清洗干净的ITO玻璃在烘箱中干燥，然后在ITO玻璃上依次蒸发发光探测层，只传输电子且阻挡空穴的隔离层，待测层，A1电极；制备测量空穴迁移率的器件将清洗干净的ITO玻璃在烘箱中干燥，然后在ITO玻璃上依次蒸发待测层，只传输空穴且阻挡电子的隔离层，发光探测层，A1电极；发光探测层的发光寿命小于10-8s，厚度小于20nm；步骤2，向器件上施加激发源，激发源为正弦、脉冲或方波交流电，激发频率的带宽在10Hz-108Hz之间；步骤3，从高频开始测量并逐渐降低频率直至出现发光，继续降低频率，发光变强，记录实验数据；步骤4，将所有实验数据连线并延长与频率轴相交，其交点的频率值就是相应传输时间所对应的频率，其倒数即载流子从电极输运到发光探测层的时间；步骤5，根据μ=d2tVcm2/s.V,]]>导出待测材料的载流子迁移率，其中μ为载流子迁移率，d为薄膜的厚度，t是时间，V是跨越待测层的电位降。
本发明和现有技术相比的技术效果在现有技术中测量载流子迁移率时电场强度低于器件正常工作的电场强度，测量结果与实际情况有一定误差，而本发明是在器件正常的工作电场强度下测量的，测量结果符合真实值。测试条件简单，对实验仪器没有特殊的要求。
本发明的原理与依据发光是电子与空穴复合而产生的，探测层中的载流子遇到相反符号的载流子时，二者才能复合而发光，选择这一探测层发光的寿命尽量短，Alq310-8s，PPV10-8s。这样在脉冲激发下出现发光的时间就是电极到探测层电荷输运时间加上探测层发光期间。后者远小于前者，可以忽略。这样脉冲半周的时间就全部用于载流子输运，当频率高时，载流子达不到探测层，就不发光。降低激发频率，直至出现复合发光。继续降低激发频率，发光强度应该增强。把这些强度连线，外推到频率轴，其交点就是载流子恰好跨越待测层所需时间对应的频率值。
图1测量电子迁移率的器件结构图(器件1)图2测量空穴迁移率的器件结构图(器件2)图3器件1的亮度随激发频率的变化规律图4器件2的亮度随激发频率的变化规律具体实施方式
在频域内测量有机半导体载流子迁移率的方法1.制备测量电子迁移率的器件，其结构见图1。
将清洗干净的ITO玻璃在烘箱中干燥，然后在ITO玻璃上依次生长发光探测层为空穴传输材料PVK的厚度12nm，只传输电子且阻挡空穴的隔离层BCP的厚度12nm，待测层Alq3的厚度60nm，蒸发A1电极。隔离层材料还可采用PBD或ZnS等。发光探测层还可是其他空穴传输材料MEH-PPV或PPV等。
制备测量空穴迁移率的器件，其结构见图2；将清洗干净的ITO玻璃在烘箱中干燥，然后在ITO玻璃上依次蒸发待测层MEH-PPV的厚度60nm，只传输空穴且阻挡电子的隔离层NPB的厚度12nm，发光探测层Alq3的厚度12nm，A1电极。隔离层材料还可采用PVK或PPV等。发光探测层还可以是其他电子传输材料PBD或ZnS等。
按照不同目的，制备可以测量电子、空穴的迁移率的器件，其中发光探测层材料的发光寿命小于10-8s，层厚小于20nm。
2.向器件上施加激发源，激发源为正弦、脉冲或方波交流电，激发频率的带宽在10Hz-108Hz之间；3.从高频开始测量并逐渐降低频率直至出现发光，继续降低频率，发光变强，找出发光亮度随频率的变化；4.将所有实验数据连线并延长与频率轴相交，其交点的频率值就是相应传输时间所对应的频率，其倒数即载流子从电极输运到发光探测层的时间；5.根据μ=d2tV(cm2/s.V),]]>导出待测材料的载流子迁移率μ，其中μ为载流子迁移率，d为薄膜的厚度，t是时间，V是跨越待测层的电位降。
图3是器件1的亮度随激发频率的变化规律根据μ=d2tV(cm2/s.V),]]>驱动电压为8V，电荷跨越待测层所需时间t=12×131555,]]>计算出器件1中Alq3的电子迁移率是2.85×10-7(cm2/s.v)。
图4器件2的亮度随激发频率的变化规律根据μ=d2tV(cm2/s.V),]]>待测层的厚度60nm，驱动电压的大小为8V，电荷跨越待测层所需时间t=12×1227326,]]>计算出器件2中MEH-PPV的空穴迁移率是2.05×10-6(cm2/s.v)。
权利要求
1.在频域中测量有机半导体载流子迁移率的方法，其特征是，该方法的步骤步骤1，制备测量电子迁移率的器件将清洗干净的ITO玻璃在烘箱中干燥，然后在ITO玻璃上依次蒸发发光探测层，只传输电子且阻挡空穴的隔离层，待测层，Al电极；制备测量空穴迁移率的器件将清洗干净的ITO玻璃在烘箱中干燥，然后在ITO玻璃上依次蒸发待测层，只传输空穴且阻挡电子的隔离层，发光探测层，Al电极；发光探测层的发光寿命小于10-8s，厚度小于20nm；步骤2，向器件上施加激发源，激发源为正弦、脉冲或方波交流电，激发频率的带宽在10Hz-108Hz之间；步骤3，从高频开始测量并逐渐降低频率直至出现发光，继续降低频率，发光变强，记录实验数据；步骤4，将所有实验数据连线并延长与频率轴相交，其交点的频率值就是相应传输时间所对应的频率，其倒数即载流子从电极输运到发光探测层的时间；步骤5，根据μ=d2tVcm2/s.V,]]>导出待测材料的载流子迁移率，其中μ为载流子迁移率，d为薄膜的厚度，t是时间，V是跨越待测层的电位降。
2.根据权利要求1所述的在频域中测量有机半导体载流子迁移率的方法，其特征是测电子迁移率时，发光探测层是空穴传输材料PVK、MEH-PPV或PPV，测空穴迁移率时，发光探测层是电子传输材料Alq3、PBD或ZnS。
3.根据权利要求1所述的在频域中测量有机半导体载流子迁移率的方法，其特征是激发源还可采用交流方波电压。
全文摘要
在频域内测量有机半导体载流子迁移率的方法，制作一种符号载流子的发光寿命很短的(10
文档编号G01N27/00GK1763554SQ20051008678
公开日2006年4月26日 申请日期2005年11月4日 优先权日2005年11月4日
发明者徐征, 张�？�, 赵谡玲, 徐叙瑢 申请人:北京交通大学
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