Фотодиоды на основе гетероструктур из органических полупроводников
Описание фотодиодов, принцип работы и электрические характеристики устройства. Анализ фотодиодов на основе гетероперехода. Виртуальный инструмент для управления экспериментальной установкой: программное обеспечение LabVIEW, монохроматор ML 44 LabVIEW.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 14.09.2018 |
| Размер файла | 1,9 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Рис 21. Химическая формула ПЭДОТ:ПСК
Недостатком слоя ПЭДОТ:ПСК является поглощение им воды из окружающей среды. Вода легко диффундирует через слой и разрушает образовавшиеся водородные связи между зернами ПЭДОТ:ПСК, что приводит к ускоренной деградации слоя. Взаимодействие поликислоты со слоем ITO, сверху которого, как правило, наносят ПЭДОТ:ПСК, может вызывать значительное снижение производительности устройства.
4.1.3 Фотоактивный полимерный композит PCDTBT: PC70BM
Поли [N-9'-гептадеканил-2,7-карбазол-alt-5,5- (4 ', 7'-ди-2-тиенил-2', 1 ', 3'-бензотиадиазол)] (PCDTBT) представляет собой один из новых сопряженных полимеров, который способен смешиваться в растворе с производным фуллерена PC70BM - метиловым эфиром [6]-фенил-C71-масляной кислоты (Рис. 22). В твердом слое этой смеси формируется объемный гетеропереход, который повышает поглощения света, генерацию свободных носителей заряда и отношения фоток/темной ток по сравнению с другими полимерными композитами [3]. Благодаря этим уникальным характеристикам гетероструктурный фотодиод на основе PCDTBT:PC70BM может быть перспективным для разработок не только солнечных элементов, но и химических и биологических датчиков. Например, обнаружение патогенов в воде часто требует анализ низких концентраций простейших, бактерий и вирусов в образцах [2, 4].
Рис 22. Химическая формула PCDTBT (а) и PC70BM (б)
В настоящей работе слои PCDTBT:PC70BM были нанесены поливом раствора в хлорбензоле на вращающуюся положку (центрифугирование) в боксе в инертной атмосфере аргона. PCDTBT и PC70BM были смешаны в соотношении 1:4.
4.1.4 Катодные материалы
В качестве материала для катода в органическом фотодиоде обычно используют металл с низкой работой выхода электрона, на который происходит эффективный перенос электронов из фотоактивного слоя, при этом он блокирует перенос дырок. В роли катодного материала в этой работе является алюминий (Al), имеющий работу выхода, равную 4,3 эВ.
4.2 Экспериментальные результаты
4.2.1 Измерение ВАХ
Вольт-амперная характеристика фотодиодов записывалась с использованием источника-измерителя тока и напряжения Keithley 2400.
Выполнены измерения ВАХ фотодиода на основе органического фотопроводника в режиме темновой и фотопроводимости фотодиода.
Рис 23. График ВАХ фотодиода без освещения (темновой ток) и при освещении белым светом ксеновой лампы (фототок). Смещение приложено к ITO.
Для освещения фотодиода использовалась ксеноновая лампа с мощностью 500 Вт.
4.2.2 Спектральная зависимость фоточувствительности фотодиода
Для получения спектральной зависимости использовался монохроматор ML44 и источник-измеритель тока и напряжения Keithley 2400.
Рис 24. Спектральная зависимость фотодиода
На монохроматор падал пучок света от ксеноновой лампы, на выходе получали параллельный пучок света с диапазоном длин волн от 300 нм до 800 нм, далее с помощью Keithley 2400 измеряли ток на фотодиоде.
Заключение
Итогом выполнения выпускной квалификационной работы на тему «Фотодиоды на основе гетероструктур из органических полупроводников» являются следующие результаты.
1. Выполнен обзор литературы по органическим полупроводникам и измерению их фотопроводимости, за основу которую была диссертация Francesco Arca на тему «Organic photodiodes for industrial sensing and medical imaging».
2. Изучены методы изготовления фотодиодов на основе органических полупроводников.
3. Создана лабораторная установка для измерений вольт-амперной характеристики и спектральной фоточувствительности фотодиода, включающая:
· источник-измеритель тока и напряжения, который входит в один комбинированный прибор Keithley 2400;
· монохроматор ML44 (производитель Solar Laser Systems), работающий в спектральном диапазоне от 190 до 1200нм;
· программа LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) Version 12.0 (32 bit) для автоматизированного управления двумя приборами. В которой был сделан виртуальный инструмент для построения графиков и записи файлов данных: вольт-амперной характеристики и спектральной фоточувствительности лабораторных образцов фотодиода.
4. Приготовлены лабораторные образцы фотодиода на основе полимерного фотопроводника PCDTBT.
5. Проведены измерения вольт-амперной характеристика и спектральной фоточувствительности лабораторного образца фотодиода
6. Показана перспективность выбранной полимерной композиции для применения в разработках органических фотодиодов.
Таким образом, выпускная квалификационная работа на тему «Фотодиоды на основе гетероструктур из органических полупроводников» выполнена в полном объеме: все поставленные задачи решены, цель работы достигнута.
Список использованных источников
1. Э.В. Полянчиков. Лабораторная установка для измерения вольт-амперной характеристики фотодиода // Ежегодная научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ НИУ ВШЭ: Тезисы докладов. М.: МИЭМ НИУ ВШЭ, 2018. C.136-137.
2. Ф. Арка. Органические фотодиоды для промышленного зондирования и медицинской визуализации. Технический университет Мюнхена, факультет наноэлектроники. Мюнхен, 2013 год.
3. A. Armin et al., ACS Photonics 1 (2014) 173.
4. J. Mescher et al., Appl. Phys. Lett. 101 (2012) 073301.
5. К. Като и др., Труды четвертой Международной конференции по фосфиду индия и связанным с ним материалам, 1992. Pp.254-257. DOI: 10.1109 / ICIPRM.1992.235591.
6. К. Като, Микроволновая теория и техника, IEEE Transactions 47 (1999) 1265.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Сведения о полупроводниках их классификация. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Характеристика группы органических полупроводников. Электропроводность низкомолекулярных органических полупроводников. Электрические свойства полимерных.
курсовая работа [779,2 K], добавлен 24.07.2010Классификация и типы полупроводников, их характеристики и свойства. Контактные явления на границе раздела полупроводников различных типов. Изучение работы соответствующих устройств, резонанс токов и напряжений. Изучение вольтмперной характеристики диода.
дипломная работа [608,0 K], добавлен 03.07.2015Определение погрешностей средства измерений, реализация прибора в программной среде National Instruments, Labview. Перечень основных метрологических характеристик средства измерений. Мультиметр Ц4360, его внешний вид. Реализация виртуального прибора.
курсовая работа [628,7 K], добавлен 09.04.2015Разработка тиристорного преобразователя на основе унифицированного электропривода серии ЭТ6; состав и принцип работы составных частей. Сборка лабораторного стенда автоматизированного электропривода постоянного тока; технические данные и условия работы.
дипломная работа [5,5 M], добавлен 08.06.2011Электрические методы исследования электрофизических и фотоэлектрических свойств полупроводников. Метод нестационарной спектроскопии глубоких уровней, фотопроводимость. Шумовые свойства фоторезисторов при совместном действии напряжения и фоновой засветки.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 02.10.2015Виды и основы работы направленных устройств, использование ответвителей и мостов. Принцип работы векторных анализаторов цепей. Моделирование разделителя на основе эквивалентных схем элементов, технико-экономическое обоснование данного устройства.
дипломная работа [3,2 M], добавлен 06.05.2014Схема монохроматора, используемого для исследования фотоэлектрических свойств полупроводников. Экспериментальные результаты исследования спектральной зависимости фотопроводимости. Зависимость фотопроводимости сульфида кадмия от интенсивности облучения.
лабораторная работа [176,4 K], добавлен 06.06.2011История открытия явления электромагнитной индукции, лежащего в основе действия электрического трансформатора. Характеристика устройства и режимов работы трансформатора. Определение габаритной мощности и коэффициента полезного действия трансформатора.
презентация [421,9 K], добавлен 20.02.2015Особенности управления электродвигателями переменного тока. Описание преобразователя частоты с промежуточным звеном постоянного тока на основе автономного инвертора напряжения. Динамические характеристики САУ переменного тока, анализ устойчивости.
курсовая работа [619,4 K], добавлен 14.12.2010Общая характеристика синтезирования оптимальной по линейно-квадратичному функционалу автоматической системы управления гребной электрической установкой для работы без учета возмущений, а также с учетом случайных и гармонических внешних воздействий.
курсовая работа [711,0 K], добавлен 07.01.2013Характеристика и технические параметры тиристора, его разновидности, принцип работы, условное обозначение и применение. Устройство автотрансформатора, принцип его работы. Обслуживание и ремонт электрических двигателей. Чертежи жгутов, кабелей и проводов.
шпаргалка [156,4 K], добавлен 20.01.2010Развитие рынка электроэнергии на основе экономического метода управления, условия его эффективности и современное состояние. Разработка структурной схемы устройства. Выбор измерительных и промежуточных преобразователей. Оценка и определение его точности.
курсовая работа [62,6 K], добавлен 15.11.2014Строение, электрические свойства полупроводников и их отличия от металлов. Собственная и примесная проводимость. Полупроводниковые приборы: диод, фотодиод, транзистор, термистор. Коэффициент тепловой связи. Статические вольт-амперные характеристики.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 15.02.2014История открытия одноэлектронного транзистора, его конструкция, принцип работы, вольт-амперные характеристики. Явление кулоновской блокады. Наноэлектромеханический одноэлектронный транзистор с "механической рукой". Прототип транзистора на основе графена.
реферат [246,7 K], добавлен 12.12.2013Классификация квантоворазмерных гетероструктур на основе твердого раствора. Компьютерное моделирование физических процессов в кристаллах и квантоворазмерных структурах. Разработка программной модели энергетического спектра электрона в твердом теле.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 21.01.2016Описание структуры и тепловой схемы теплоэлектроцентрали, турбоагрегата и тепловой схемы энергоблока, конденсационной установки, масляной системы. Энергетическая характеристика и расход пара на турбину. Принцип работы котла и топочного устройства.
отчет по практике [2,3 M], добавлен 25.04.2013Простота устройства, большая надежность и низкая стоимость асинхронных двигателей. Принцип действия асинхронной машины и режимы ее работы. Получения вращающегося магнитного поля. Устройство синхронной машины, холостой ход синхронного генератора.
презентация [443,8 K], добавлен 12.01.2010Поглощение света свободными носителями заряда. Электрография и фотопроводимость полупроводников. Влияние сильных электрических попей на электропроводность полупроводников. Подвижность носителей в ионных кристаллах и полупроводниках с атомной решеткой.
реферат [1,6 M], добавлен 28.03.2012Принцип действия, конструкция и технология изготовления микромеханических реле. Методы получения гальванических покрытий. Состав электролитов никелирования, меднения и золочения. Характеристики исполнительных элементов для применения в устройствах МСТ.
дипломная работа [11,1 M], добавлен 17.06.2012Свойства операционных усилителей, охваченных отрицательной обратной связью по напряжению. Линейные и нелинейные схемы. Повторители и сумматоры на основе ОУ. Логарифмические, антилогарифмические и функциональные усилители. Простейшие фильтры на основе ОУ.
лекция [210,3 K], добавлен 15.03.2009
