Fizika polprevodnikov

Sestave kovina/organski polprevodnik/kovina, izvedene z vakuumsko metodo nanašanja ioniziranih skupkov organskega polprevodnika, so pod ustreznimi pogoji, lahko uporabne kot preprosti senzorji radioaktivnega sevanja. V ta namen se zahteva dobro razumevanje fizikalnih procesov, ki oblikujejo električni tok znotraj organskega polprevodnika, izkaže pa se, da tudi še dandanes nekateri osnovni pojavi še vedno niso v celoti pojasnjeni. Tako n.pr. so sodelavci šele nedavno tega lahko pokazali, da se transport elektronov v obliki sklopitve drift-a in difuzije v modelu električnega toka, ki predpostavlja obstoj plitvih pasti elektronov enega samega energijskega stanja v transportnem pasu polprevodnika, nikakor ne ujema z meritvami objavljenimi v literaturi.
            Že desetletja se pojmuje, da je mogoče modelirati električni tok skozi stik kovina/organski polprevodnik izhajajoč iz predpostavke, da je (notranje) električno polje ob stiku enaka nič. Zapisana predpostavka ima za posledico neskončno gostoto naboja tik za stikom iz kovinske elektrode vbrizganega električnega naboja v organski polprevodnik. Nastalo singularnost električnega naboja se po analogiji z izjemno visoko koncentracijo elektronov neposredno ob katodi vakuumskih elektronk (kjer rezultirajoče električno polje zato ponikne) preteklega obdobja pojmuje, kot obstoj električnega toka s prostorsko omejeno gostoto naboja (space charge limited current effect, SCLC).
             Na primeru modela električnih pasti eksponentno porazdeljenih po energiji v transportnem pasu organskega polprevodnika so sodelavci, izhajajoč iz predpostavke obstoja od nič različnega električnega polja ob stiku, pokazali, da se sklopitev obeh polj, t.j. zunanjega in notranjega električnega polja, popiše z nelinearno algebrajsko enačbo, katere rešitve vodijo do prostorske porazdelitve gostote naboja (in notranjega električnega polja), ki je v notranjosti in na mejah organskega polprevodnika povsod zvezna in omejena. Dodatno so pokazali, da je v primeru, ko je vrednost notranjega polja sorazmerna velikosti zunanjega električnega polja, električni tok skozi polprevodnik sorazmeren zunanji napetosti na neko dano potenco, sam SCLC pojav pa je tedaj zanemarljiv. Slednji lahko postane pomemben le v primeru konstantnega (neodvisnega od zunanje napetosti) električnega polja ob stiku, ki se navzven odraža v konkavni obliki električnega toka v odvisnosti od zunanjega električnega polja. Izkaže se, da podaja kombinacija notranjega električnega polja sorazmernega zunanjemu vse do dane vrednosti in konstantnega preko le-tega obliko električnega toka katere značilnost se odraža v različnih nagibih te krivulje v odvisnosti od zunanje napetosti. Zapisana nova spoznanja so sodelavci verificirali na vrsti v literaturi objavljenih meritvah.

1.   M. Koželj, B. Cvikl, D. Korošak: Properties of organic Schottky junctions under the influence of ionizing radiation. Proceedings of the 42th International Conference on Microelectronics, Devices and Materials and the Workshop on MEMS and NEMS, p. 77-82, September, 13. - 15, 2006, Strunjan, Slovenia.

2.   B. Cvikl. On an example of the space charge limited conduction breakdown in relation to the current-voltage characteristics of a single layer metal/organic structure. J. Appl. Phys., 104, p. 113721-(7) (2008).

3.  B. Cvikl. The drift-diffusion interpretation of the electron current within the organic semiconductor characterized by the bulk single energy trap level. J. Appl. Phys., 107, p. 023710-(9), (2010).

4.    B. Cvikl. The elimination of interface charge density singularity in single layer organic
semiconductor structures. J. Appl. Phys., 110, p. 033723-(9), (2011).

5.   M. Koželj, B. Cvikl. Comments on the current-voltage interpretation of organic diodes by the model of traps exponentially distributed in energy. Proceedings of the 48th International Conference on Microelectronics, Devices and Materials and the Workshop on Ceramic Microsystems, p. 163-167, September, 19. - 21,   2012, Otočec, Slovenia.

6.    CVIKL, Bruno. Current-voltage line shapes of single layer metal/organic semiconductor structures as response to the electric field at the charge injecting interface. Thin Solid Films, (2012), submitted.