有机半导体复合薄膜的输运性质和横向光伏效应

【摘要】： 最近几年,基于有机半导体的有机自旋电子学引起了人们很大关注,人们在多种体系的有机半导体复合薄膜中观察到磁电阻效应,有望应用于传感和磁存储等领域。与之对应的,基于无机半导体的微电子学与光电子学也已被广泛深入的研究,并已被投入应用。在本文中,我们将磁性有机半导体颗粒膜沉积到无机半导体上,形成有机无机半导体复合的薄膜器件,对其输运性质和横向光伏效应进行研究。本论文的主要工作内容及创新之处归纳如下： 一、基于Si衬底的Co-Alq3磁性有机纳米颗粒膜的输运性质 1.我们采用热蒸发的方法将Co-Alq3颗粒膜沉积在硅衬底上,形成Co-Alq3/SiO2/Si结构的复合薄膜样品。 2.我们对不同组分的Co-Alq3/SiO2/Si结构的样品进行了输运性质的研究。在其中,观察到正负磁电阻的转换,认为这源于导电通道的切换机制,低温负磁电阻来自于磁性有机半导体颗粒膜中的隧穿磁电阻,而高温正磁电阻则来自于反型层中的类金属导电行为。通过对Co-Alq3/SiO2/Si和Co-Alq3/Si结构的对比研究,发现Si衬底的自然氧化层起着非常重要的作用；在此基础上,系统研究了不同掺杂浓度的Si衬底和不同组分的磁性有机半导体层对输运性质的影响机制。 二、基于Si衬底的Co-Alq3磁性有机纳米颗粒膜的横向光伏效应 1.我们采用热蒸发的方法将Co-Alq3颗粒膜沉积在硅衬底上,形成Co-Alq3／SiO2／Si或Co-Alq3／Si结构的复合薄膜样品。 2.在Co-Alq3/SiO2/Si或Co-Alq3／Si结构中均观察到明显的横向光伏效应。当10mW的532nm激光的非均匀照射到Co0.4(Alq3)0.6／Si样品表面时,观察到高达37.7mV／mm的横向光伏效应,且线性度良好,有望应用于位置传感器。 3.我们还对微结构、测试方法及不同衬底对横向光伏效应的影响进行了研究。我们发现,Co-Alq3／Si结构的样品均优于Co-Alq3/SiO2/Si结构样品,认为这与自然氧化绝缘层对载流子的阻挡有关；我们发现,正面测试和反面测试对横向光伏效应有着显著的差异,此外,衬底的掺杂浓度也对该效应有很大影响。 【关键词】：有机半导体 磁电阻效应 横向光伏效应
【学位授予单位】：复旦大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：O484.41
【目录】：

• 目录2-3
• 摘要3-4
• ABSTRACT4-6
• 第一章 前言6-11
• 1.1 研究背景和意义6-9
• 1.2 本文研究的主要内容9-11
• 第二章 输运性质和横向光伏效应理论11-25
• 2.1 巨磁电阻效应11-17
• 2.1.1 金属多层膜的巨磁电阻效应11-13
• 2.1.2 磁性隧道结的隧穿磁电阻效应13-14
• 2.1.3 M-I型磁性颗粒膜的巨磁电阻效应14-17
• 2.2 有机自旋电子学输运理论简介17-19
• 2.3 横向光伏效应理论19-25
• 2.3.1 p-n结19-21
• 2.3.2 金属半导体结21-22
• 2.3.3 金属氧化物半导体结构22-25
• 第三章 样品的制备和测试25-35
• 3.1 样品的制备工艺25-28
• 3.1.1 样品制备实验介绍27-28
• 3.1.2 Co/Alq_3颗粒膜的制备28
• 3.2 样品的测试28-35
• 3.2.1 透射电子显微镜(TEM)28-29
• 3.2.2 磁电阻效应的测试29-31
• 3.2.3 电流-电压测试系统31-32
• 3.2.4 横向光伏效应的测试32-35
• 第四章 基于Si衬底的磁性有机半导体颗粒膜的输运性质35-49
• 4.1 Co-Alq_3颗粒膜的微结构35-36
• 4.2 Co_(0.48)(Alq_3)_(0.52)/SiO_2/Si中的输运性质36-41
• 4.3 自然氧化层对Co_(0.48)(Alq_3)_(0.52)/SiO_2/Si的输运性质的影响41-45
• 4.4 不同衬底对Co_(0.48)(Alq_3)_(0.52)/SiO_2/Si的输运性质的影响45-48
• 4.5 小结48-49
• 第五章 基于Si衬底的磁性有机半导体颗粒膜的横向光伏效应49-58
• 5.1 Co_(0.4)-(Alq_3)_(0.6)/Si结构的横向光伏效应49-53
• 5.2 自然氧化层对Co_(0.4)-(Alq_3)_(0.6)/Si横向光伏效应的影响53-55
• 5.3 不同电阻率的Si衬底对横向光伏效应的影响55-57
• 5.4 小结57-58
• 参考文献58-63
• 攻读硕士学位期间论文发表情况63-64
• 致谢64-65

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