【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，國家納米科學(xué)中心孫向南團(tuán)隊在器件內(nèi)彈道電子發(fā)射能譜原位探測金屬-有機半導(dǎo)體界面能級對準(zhǔn)方面取得新進(jìn)展。該成果以In-device Ballistic-Electron-Emission Spectroscopy for Accurately in-situ Mapping Energy Level Alignment at Metal-Organic Semiconductors Interface為題，發(fā)表在《先進(jìn)材料》(Advanced Materials)上。
 

　　在有機發(fā)光二極管、有機光伏器件和有機場效應(yīng)晶體管等有機電子學(xué)器件中，金屬/有機半導(dǎo)體界面廣泛存在，其界面能級排列決定了器件中的電子轉(zhuǎn)移過程。精確探測這些界面能級信息對于理解載流子輸運過程和優(yōu)化器件性能至關(guān)重要。然而，由于現(xiàn)有檢測技術(shù)的限制，準(zhǔn)確、原位地表征金屬-有機半導(dǎo)體的界面能量勢壘一直是一個難以攻克的難題。
 

　　針對這一挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊提出了一種基于熱電子晶體管結(jié)構(gòu)的器件內(nèi)彈道電子發(fā)射能譜技術(shù)，能夠原位、精確地檢測金屬/有機半導(dǎo)體界面處的能量勢壘。通過優(yōu)化熱電子晶體管器件結(jié)構(gòu)實現(xiàn)電子的穩(wěn)定發(fā)射和收集，并結(jié)合微分輔助數(shù)據(jù)處理手段，該技術(shù)顯著提高了能量勢壘的測量精度，可達(dá)±0.03 eV。在此基礎(chǔ)上，該技術(shù)揭示了金屬/電子傳輸型聚合物界面的能量勢壘在不同的薄膜處理工藝(包括溶劑調(diào)節(jié)，添加劑摻入和熱退火)中的變化規(guī)律，這是傳統(tǒng)光譜方法難以準(zhǔn)確捕捉的。此外，這一技術(shù)適用于包括電子傳輸型、空穴傳輸型和雙極性有機半導(dǎo)體組成的多種金屬/有機半導(dǎo)體界面體系，展現(xiàn)了其應(yīng)用的廣泛適用性。上述研究不僅展示了該能級探測技術(shù)在推進(jìn)有機電子學(xué)理論探索和技術(shù)應(yīng)用方面的巨大潛力，還為新型半導(dǎo)體材料能級檢測設(shè)備的研發(fā)奠定了理論基礎(chǔ)。
 

　　國家納米科學(xué)中心博士生孟珂、鄭睿恒與特別研究助理谷現(xiàn)榮為論文共同第一作者，孫向南研究員為通訊作者。該工作得到國家自然科學(xué)基金原創(chuàng)項目、面上項目、青年項目，中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項、北京市自然科學(xué)基金、北京市科技新星計劃、中國博士后科學(xué)基金會和中國科學(xué)院引才計劃的資助。
 

圖：熱電子晶體管器件結(jié)構(gòu)、工作原理及電學(xué)特性