Μελέτη οπτοηλεκτρονικών ιδιοτήτων λεπτών υμενίων πολυκρυσταλλικού πεντακενίου

• Main Author: Γκοργκόλης, Σπυρίδων
• Other Authors: Κουνάβης, Παναγιώτης
• Format: Thesis
• Language: Greek
• Published: 2016
• Subjects: Οπτοηλεκτρονικές ιδιότητες; Πολυκρυσταλλικό πεντακένιο; Optoelectronic properties; Polycrystalic pentacene; 621.381 52

Μετρήσεις απόκρισης φωτορεύματος, οπτικής απορρόφησης και περίθλασης ακτίνων-Χ σε λεπτά υμένια πολυκρυσταλλικού πεντακενίου εναποτεθειμένα πάνω σε γυάλινο υπόστρωμα χρησιμοποιούνται με σκοπό να αποσαφηνίσουμε τον μηχανισμό παραγωγής ευκίνητων φωτοφορέων. Για υμένια με πάχος 50nm ή και λιγότερο, τα φάσματα απόκρισης φωτορεύματος δείχνουν να ακολουθούν τα αντίστοιχα φάσματα οπτικής απορρόφησης, παρουσιάζοντας αυτό που ονομάζουμε συμβατική απόκριση. Αυξάνοντας το πάχος των υμενίων παρατηρείται μια αλλαγή στην συμπεριφορά των φασμάτων στην αποκαλούμενη αντιβατική απόκριση. Αυτού του είδους η απόκριση χαρακτηρίζεται από μέγιστα και ελάχιστα στα φάσματα απόκρισης του φωτορεύματος για τιμές ενέργειας φωτονίων στις οποίες τα φάσματα οπτικής απορρόφησης παρουσιάζουν ελάχιστα και μέγιστα, αντίστοιχα. Λαμβάνοντας υπόψη και τα φάσματα περίθλασης ακτίνων-Χ, τα πειραματικά φάσματα απόκρισης φωτορεύματος μπορούν να αναπαραχθούν μέσω προτύπων προσομοίωσης, υποθέτοντας αποτελεσματική διάσπαση εξιτονίων σε ένα στενό στρώμα πάχους της τάξης των 20nm , το οποίο βρίσκεται κοντά στην διεπιφάνεια πεντακενίου-υποστρώματος. Αποδείχθηκε πως τα φάσματα των προτύπων προσομοίωσης εξαρτώνται ισχυρά από το πάχος των υμενίων, τον απόλυτο συντελεστή απορρόφησης καθώς και από το μήκος διάχυσης των εξιτονίων. Συγκρίνοντας τα πειραματικά φάσματα με τα φάσματα των προτύπων προσομοίωσης, βγάλαμε το συμπέρασμα ότι τα εξιτόνια, τα οποία παράγονται από οπτική διέγερση στην φασματική περιοχή 1.72.2eV , διαχέονται με μήκος διάχυσης της τάξης των 1080nm από την διεπιφάνεια πεντακενίου-υποστρώματος. Εκεί διασπώνται αποτελεσματικά σε ευκίνητους φωτοφορείς. Η τεχνική του διαμορφωμένου φωτορεύματος εφαρμόζεται με σκοπό να μελετήσουμε τις καταστάσεις παγίδευσης των φωτοφορέων σε υμένια πεντακενίου. Τα χαρακτηριστικά των πειραματικών φασμάτων του διαμορφωμένου φωτορεύματος βρέθηκαν να συμφωνούν με αυτά που προβλέπει η θεωρία της παγίδευσης-απελευθέρωσης οπών από καταστάσεις όπου η καταληψιμότητα μπορεί να ρυθμιστεί από έναν σταθερό φωτισμό. Στα 19 πειραματικά αυτά φάσματα εντοπίσθηκε μία διαχωριστική ενεργειακή στάθμη. Η στάθμη αυτή διαχωρίζει τις κενές από τις μερικώς κατειλημμένες παγίδες και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την απεικόνιση της μετατόπισης της ψευδοστάθμης Fermi, που προκαλείται λόγω της αύξησης της έντασης του σταθερού φωτισμού. Μέσω της φασματοσκοπίας του διαμορφωμένου φωτορεύματος αποκαλύφθηκε η παρουσία μιας εκθετικής κατανομής παγίδων και μιας βαθιάς μετασταθούς Γκαουσιανής κατανομής παγίδων, οι οποίες προκύπτουν από δομικές διαταραχές και από την απορρόφηση περιβαλλοντικών ακαθαρσιών (υγρασία κ.α.), αντίστοιχα. Για τις καταστάσεις προέκυψε μία κοινή συχνότητα απόπειρας θερμικού άλματος διαφυγής, της τάξης του 10110s . Οι προκύπτουσες κατανομές παγίδων συμφωνούν με αυτές που έχουν βρεθεί προγενέστερα μέσω άλλων τεχνικών, γεγονός που υποδηλώνει ότι η τεχνική της φασματοσκοπίας του διαμορφωμένου φωτορεύματος μπορεί να εφαρμοστεί σαν ένα χρήσιμο εργαλείο χαρακτηρισμού υμενίων πεντακενίου.