测量有机半导体状态密度的方法技术

一种测量有机半导体材料状态密度的方法，包括：步骤1，测量有机半导体材料的赛贝克系数；步骤2，基于有机半导体材料的特征，选择一种状态密度函数；步骤3，通过渗流理论计算有机半导体材料的赛贝克系数值；步骤4，提取材料的状态密度宽度；步骤5，提取有机半导体材料的状态密度。依照本发明专利技术的测量有机半导体状态密度的方法，基于材料变温下的赛贝克系数的值及载流子的跃迁理论，通过理论与实验相结合的方法探测有机半导体材料的状态密度，为分析有机半导体材料的微观物理机制提供理论指导，可以直接用于分析有机半导体材料的载流子输运特性，从而为制造高性能的有机半导体器件提供指导。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有机半导体器件的
，尤其涉及一种测量有机半导体状态密度的方法。
技术介绍
有机半导体材料具有柔性、透明、低成本、可大面积制造等优点，具有广阔的应用前景。过去20年里，有机半导体材料取得了巨大的进展，各种基于有机半导体材料的器件不断涌现，例如有机薄膜晶体管、有机太阳能电池、有机场效应晶体管等。在有机半导体领域中，电荷传输特性对于有机半导体器件性能起决定性作用，而决定电荷传输特性的关键因素是能谱，也被称为状态密度(Density of states,简称DOS)。在统计力学和凝聚态物理中，状态密度或态密度为某一能量附近每单位能量区间里微观状态的数目。对于具有完整规则晶体结构的材料，其状态密度可以通过第一性原理计算获得，但是，对于非晶态的有机半导体材料，目前唯一的方法是通过比较实验并使用经验的DOS方法进行拟合得到其状态密度。
技术实现思路
由上所述，本专利技术的目的在于根据对相关研究领域现状的分析，基于材料变温下的赛贝克系数的值及载流子的跃迁理论，提出一种探测有机半导体材料状态密度的方法，此方法操作简单，可广泛应用于各种具有非晶态结构的有机半导体材料。为此，本专利技术提供了一种测量有机半导体材料状态密度的方法，包括：步骤1，测量有机半导体材料的赛贝克系数；步骤2，基于有机半导体材料的特征，选择一种状态密度函数；步骤3，通过渗流理论计算有机半导体材料的赛贝克系数值；步骤4，提取材料的状态密度宽度；步骤5，提取有机半导体材料的状态密度。其中，步骤1进一步包括步骤：使用四端接触法测量有机半导体 材料的电阻值；将测得电阻值转换成有机半导体材料的温度值；测量热电压；采用公式S＝ΔV/ΔT计算有机半导体材料的赛贝克系数，其中ΔV是热电压的变化值，ΔT是温度变化值。其中，通过使用步进温度扫描法和在等温条件下测量获得的电阻值对温度值进行校正。其中，步骤2的状态密度函数为公式(1)表示的高斯状态密度函数其中，Nt表示单位体积的状态数量，E表示归一化后的能量，σ*＝σ/kBT表示状态密度的宽度，kB表示玻尔兹曼常数。其中，步骤3进一步包括： 根据渗流理论，Peltier系数Π通过下式(3)计算获得： Π＝∫EiP(Ei)dEi，          (3)，式中P(Ei)表示能量空间中一个具有能量Ei位置的概率，可以通过下式(4)获得 P ( E i ) = g ( E i ) P 1 ( Z m | E i ) ∫ - E m E m g ( E i ) P 2 ( Z m | E i ) d E i - - - ( 4 ) ]]>式中g(Ei)表示单位体积的状态密度，Em表示最大的位能，P1(Zm|Ei)表示来自位能Ei第二小的电阻概率，其值小于最大电阻值，可通过下式(5)计算获得，P1(Zm|Ei)＝1-exp[-P(Zm|Ei)][1+P(Zm|Ei)]         (5)，上式中P(Zm|Ei)表示带的密度；根据Kelvin-Onsager关系，通过把公式(1)、(3)、(4)、(5)代入以下公式(2)则可计算出理论的赛贝克系数值： S = Π T - - - ( 2 ) ]]>式中Π为公式(3)的Peltier系数，T为温度。其中，P(Zm|Ei)值可通过联立解以下公式(6)、(7)和(8)得到 S ij = 2 α R ij + | E i - E f | + | E j - E f | + | E i - E j | 2 k B T - - - ( 6 ) ]]>P(Zm|Ei)＝∫4πRij2g(Ei)g(Ej)dRijdEidEjθ(Sc-Sij)           (7) P(Zm|Ei)＝BcPs＝Bc∫g(E)dEθ(SckBT-|E-Ef|)                (8) 其中，α表示晶格常数的倒数，Rij表示位置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量有机半导体材料状态密度的方法，包括：步骤1，测量有机半导体材料的赛贝克系数；步骤2，基于有机半导体材料的特征，选择一种状态密度函数；步骤3，通过渗流理论计算在选定状态密度函数下有机半导体材料的赛贝克系数值；步骤4，提取材料的状态密度宽度；步骤5，根据状态密度宽度提取有机半导体材料的状态密度。

【技术特征摘要】
1.一种测量有机半导体材料状态密度的方法，包括：
步骤1，测量有机半导体材料的赛贝克系数；
步骤2，基于有机半导体材料的特征，选择一种状态密度函数；
步骤3，通过渗流理论计算在选定状态密度函数下有机半导体材料的
赛贝克系数值；
步骤4，提取材料的状态密度宽度；
步骤5，根据状态密度宽度提取有机半导体材料的状态密度。
2.如权利要求1的方法，其中，步骤1进一步包括步骤：
使用四端接触法测量有机半导体材料的电阻值；
将测得电阻值转换成有机半导体材料的温度值T；
测量热电压V；
采用公式S＝ΔV/ΔT计算有机半导体材料的赛贝克系数，其中
ΔV是热电压的变化值，ΔT是温度变化值。
3.如权利要求2的方法，其中，通过使用步进温度扫描法和在等温条
件下测量获得的电阻值对温度值进行校正。
4.如权利要求1的方法，其中，步骤2的状态密度函数为公式(1)表
示的高斯状态密度函数其中，Nt表示单
位体积的状态数量，E表示归一化后的能量，σ*＝σ/kBT表示状态密度
的宽度，kB表示玻尔兹曼常数。
5.如权利要求4的方法，其中，步骤3进一步包括：
根据渗流理论，Peltier系数Π通过下式(3)计算获得：
∏＝∫EiP(Ei)dEi   (3)，
式中P(Ei)表示能量空间中一个具有能量Ei位置的概率，可以通过下
式(4)获得
P ( E i ) = g ( E i ) P 1 ( Z m | E i ) ∫ - E m E m g ( E i ) P 2 ( Z m | E i ) d E i - - - ( 4 )...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢年端，李泠，刘明，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11