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.