有机掺杂和无机掺杂的区别

上传人:仙*** 文档编号:35129724 上传时间:2021-10-26 格式:DOC 页数:3 大小:371KB
收藏 版权申诉 举报 下载
有机掺杂和无机掺杂的区别_第1页
第1页 / 共3页
有机掺杂和无机掺杂的区别_第2页
第2页 / 共3页
有机掺杂和无机掺杂的区别_第3页
第3页 / 共3页
资源描述:

《有机掺杂和无机掺杂的区别》由会员分享,可在线阅读,更多相关《有机掺杂和无机掺杂的区别(3页珍藏版)》请在装配图网上搜索。

1、1 掺杂浓度:有机半导体中的载流子通常定域在分子内,而无机半导体中的载流子则具有离域化的特点。因此有机半导体的载流子迁移率普遍低于无机半导体。在室温下,无机半导体载流子迁移率为,而高度有序的有机半导体中载流子迁移率上限约。在其他无序有机小分子体系中典型的迁移率为 。载流子迁移率大小是决定材料导电性的重要指标,通常材料电导率与载流子迁移率及载流子浓度成正比。由于有机材料载流子迁移率低,所以需提高载流子浓度来增加电导率。获得较高载流子浓度的方法之一就是进行掺杂。由于与无机半导体掺杂机制不同,有机半导体的掺杂浓度相对于无机半导体很高,通常无机半导体掺杂浓度为10-6,而有机半导体为1 %-5 %,而

2、导电聚合物掺杂浓度往往在2040%左右。2 掺杂机制无机半导体通过原子的替代来实现掺杂,而导电聚合物中的掺杂则是氧化还原过程,是通过电荷的转移来实现的。可逆性不同,半导体中无脱掺杂的过程,而导电聚合物中不仅存在脱掺杂的过种,而且掺杂和脱掺杂的过程是可逆的。图1 Si中的代位施主杂质无机半导体以Si为例,设在Si的晶格中存在一个代位的P原子,如图1,P原子将以其5个价电子中的4个与邻近的4个Si原子形成共价键,与纯Si相比,其多出一个电子,这个多余的电子应该填充在导带,可以在整个晶体中运动,但是P原子此时具有正电性,会对该电子有库仑吸引力,只有电子具有一定能量时,电子才能进入导带。虽然其被束缚,

3、图2 施主能级示意图但是它提供了一个中间的能级,此能级低于Si导带底能量。这时电子到达导带所需能量变小,所以导电率变大。我们将向晶体提供电子而自身成为正离子的杂质成为施主杂质,被正离子束缚的电子所处能级为施主能级,如图2。EC、ED和EV分别代表导带底、施主能级和价带顶位置。施主向导带释放电子所需能量即施主电离能为 D = EC ED,这比无掺杂时电子到达导带所需能量 = EC EV低得多,从而提高了电导率。此时主要以电子为载流子导电,为N型半导体。当在Si中掺杂B时原理类似,只是载流子主要为空穴,所以是P型半导体。无机半导体是原子掺杂,而有机半导体是分子或离子掺杂,因此在无机半导体中掺杂原子

4、占有晶格格点,而有机半导体中有机分子和掺杂分子以电荷转移的形式存在。 图3 有机半导体掺杂载流子产生示意图(a)非掺杂本证载流子;(b)掺杂p型载流子;(c)掺杂p型载流子。空心圆代表空穴,黑色圆圈代表电子,SC、A和D分别代表半导体、受体和给体有机半导体掺杂时载流子的形成如图3,(a)是没有掺杂时产生本征载流子的情形,即LUMO中存在的自由电子和HOMO中的自由空穴数量相当,无空间电荷。(b)中,通过掺杂强氧化性电子受体,在有机半导体附近引入空置能级LUMOA,因而通过热激发过程,电子由主体材料(半导体)HOMO能级转移到客体材料(掺杂材料)LUMOA能级,半导体材料中出现空穴,形成p型载流

5、子。(c)通过掺杂强还原性电子给体,使半导体的导带附近引入填充电子的能级HOMOD,通过热激发电子由客体(掺杂材料)HOMOD转移到主体(有机半导体)LUMO,从而半导体中出现过剩电子,形成n型载流子。有机半导体也存在不是氧化还原过程的掺杂,例如聚苯胺的质子酸掺杂,聚苯胺的质子酸掺杂没有改变主链上的电子数目,只是质子进入高聚物主链上才使链带正电,为维持电中性,阴离子也进入高聚物的主链。图4 聚苯胺的质子酸掺杂 总之,无机半导体掺杂是改变了能带结构,而有机半导体掺杂是一个氧化还原过程,无机半导体掺杂不可逆,而有机半导体掺杂是完全可逆的。有机半导体中比较多见的是氧化掺杂。3 掺杂手段a 无机半导体

6、掺杂技术(1)热扩散技术:需要进行较高温度的热扩散。施主或受主杂质原子要直接进入半导体晶格的间隙中去是很困难的,只有当晶体中出现有晶格空位后,杂质原子才有可能进去占据这些空位,并从而进入到晶体。为了让晶体中产生出大量的晶格空位,所以,就必须对晶体加热,让晶体原子的热运动加剧,以使得某些原子获得足够高的能量而离开晶格位置、留下空位(与此同时也产生出等量的间隙原子,空位和间隙原子统称为热缺陷),也因此原子的扩散系数随着温度的升高而指数式增大。对于Si晶体,要在其中形成大量的空位,所需要的温度大致为1000度左右,这也就是热扩散的温度。(2)离子注入技术:为了使施主或受主杂质原子能够进入到晶体中去,需要首先把杂质原子电离成离子,并用强电场加速、让这些离子获得很高的动能,然后再直接轰击晶体、并“挤”进到里面去;这就是“注入”。当然,采用离子注入技术掺杂时,必然会产生出许多晶格缺陷,同时也会有一些原子处在间隙中。所以,半导体在经过离子注入以后,还必须要进行所谓退火处理,以消除这些缺陷和使杂质“激活。b 有机半导体掺杂技术对于小分子,可进行共升华可控掺杂,这不仅可以控制掺杂比例,而且可以实现稳定的多层掺杂和未掺杂层结构。图5 共升华掺杂装置示意图导电聚合物掺杂方法有化学方法、电化学方法、质子酸掺杂、光掺杂以及电荷注入掺杂等。

展开阅读全文
温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 装配图网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服 - 联系我们

copyright@ 2023-2025  zhuangpeitu.com 装配图网版权所有   联系电话:18123376007

备案号:ICP2024067431-1 川公网安备51140202000466号


本站为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,本站只是中间服务平台,本站所有文档下载所得的收益归上传人(含作者)所有。装配图网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容本身不做任何修改或编辑。若文档所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知装配图网,我们立即给予删除!