충전 변조 분광기

충전 변조 스펙트럼 분석은 전기 광학 스펙트럼 분석 기법 도구다.^[1]유기 전계효과 트랜지스터의 전하 전달체 거동을 연구하기 위해 사용된다.전도 채널이 형성되는 반도체와 유전층의^[4] 연소 인터페이스에서 축적 전하를 직접 프로빙하여 도입되는 광전송 변동을^[2]^[3] 측정한다.

충전 변조 분광기 설정의 블록 다이어그램.여기서 사진 다이오드는 변속기를 측정한다.직류 + 교류 신호가 유기 전계효과 트랜지스터에 적용되며, AC는 로크인 앰프의 기준 주파수로 사용된다.

원칙

흡광도를 측정하는 자외선-가시성 분광법과 달리 충전 변조 분광법은 전하가 광전송 변동을 일으킨다.충전으로 도입된 광전송의 새로운 특징을 드러내는 셈이다.이 설정에는 주로 램프, 단색화기, 광검출기, 로크인 증폭기의 네 가지 구성요소가 있다.램프와 단색화기는 파장을 생성하고 선택하는 데 사용된다.선택된 파장은 트랜지스터를 통과하며, 전송된 빛은 포토다이오드에 의해 기록된다.신호 대 노이즈 비율이 매우 낮을 경우, 신호를 변조하여 잠금 증폭기로 복구할 수 있다.

이 실험에서는 유기 전계효과 트랜지스터에 직류 + 교류 바이어스를 적용한다.전하 운반은 유전체와 반도체(보통 몇 나노미터^[5]) 사이의 인터페이스에 축적된다.축적 전하의 출현에 따라 전송되는 빛의 세기가 변한다.그런 다음 광도 변화(§ 탈색 및 충전 흡수 신호)를 광검출기와 잠금 증폭기를 통해 수집한다.충전 변조 주파수는 기준으로서 로크인 앰프에 주어진다.

유기 전계효과 트랜지스터에서 변조 충전

유기 전계효과 트랜지스터: 적층부는 유전체 및 유기 반도체 인터페이스에 위치한 축적 전하를 나타낸다.

전형적으로 유기 전계효과 트랜지스터 아키텍처는 네 가지가 있다.^[6]상단 게이트, 하단 컨택트, 하단 게이트, 상단 콘택트, 하단 게이트, 상단 콘택트.

축적 충전 레이어를 생성하기 위해 유기 전계효과 트랜지스터 게이트(P형 트랜지스터의 경우 양극, N형 트랜지스터의 경우 음극)에 양/음의 직류 전압을 가한다.^[7]충전을 변조하기 위해 게이트와 소스 사이에 AC 전압이 주어진다.모바일 충전만 변조를 따를 수 있고, 로크인 앰프에 주어진 변조 주파수는 동기식이어야 한다는 점을 유의해야 한다.

충전 변조 스펙트럼

△ T{\displaystyle\bigtriangleup T}전체 전송 T{T\displaystyle}에 따라 이동 통신사들, △ T/T을 증가 전송;0{\displaystyle \bigtriangleup T/T>0}과 전달 감소 조절까지 나뉘어 져 변조 분광학 신호가 미분 방송으로 정의될 수 있는 충전한다. T△ $\bigtriangleup T/T<0$ $\bigtriangleup T/T<0$ < $\bigtriangleup T/T<0$ $\bigtriangleup T/T<0$ 형상을 $\bigtriangleup T/T<0$ 모두 관찰할 수 있다.^[8]전자는 표백과 관련이 있고 후자는 전하 흡수 및 전기 유도 흡수(전기 흡수)와 관련이 있다.충전 변조 분광 스펙트럼은 충전 유도 및 전기 흡수 기능의 중복이다.트랜지스터의 경우 고전압 강하 시 전기 흡수가 더 중요하다.^[9]두 번째 고조파인 $\bigtriangleup T/T$ $\bigtriangleup T/T$ 을 $\bigtriangleup T/T$ 를) 얻거나 고갈 부위에서 탐침하는 등 전기 흡수 기여도를 확인하는 몇 가지 방법이 있다.

표백 및 전하 흡수

축적 충전 캐리어가 중성 폴리머의 접지 상태를 제거하면 접지 상태에서 더 많은 전송이 이루어진다.이것을 표백법 $)$ $\bigtriangleup T>0$ {\ $displaystyle \bigtriangleup T>0}$ 이라고 한다 $\bigtriangleup T>0$ 중합체의 과도한 구멍이나 전자로 인해 낮은 에너지 레벨에서 새로운 전환이 일어나므로 전송 강도가 감소된다 $\bigtriangleup T<0$ < $\bigtriangleup T<0$ {\ $displaystyle \bigtriangleup T<0$ 이것은 전하 흡수와 관련이 있다.^[1]

전기 흡수

전기 흡수는 중성 고분자 내 스타크 효과의 일종으로 ^[10]전압 강하가 강하기 때문에 전극 가장자리가 우세하다.전기 흡수는 두 번째 고조파 전하 변조 분광 스펙트럼에서 관찰할 수 있다.^[9]

충전 변조 현미경

충전 변조 현미경 검사는 콘포칼로컬 현미경과 충전 변조 분광법을 결합한 신기술이다.^[11]전체 트랜지스터에 초점을 맞춘 충전 변조 분광학과는 달리 충전 변조 현미경은 국소 스펙트럼과 지도를 제공한다.이 기술 덕분에 채널 스펙트럼과 전극 스펙트럼을 개별적으로 얻을 수 있다.중요한 전기 흡수 기능 없이도 더 국부적인 차원의 전하 변조 스펙트럼(하위하중계 주변)을 관측할 수 있다.물론 이것은 광학 현미경의 해상도에 달려 있다.

고해상도 충전 변조 현미경 검사는 유기 전계효과 트랜지스터의 활성 채널에서 충전 캐리어 분포를 매핑할 수 있다.^[9]즉, 기능적 매개체 형태학을 관찰할 수 있다.국소 운반체 밀도가 고분자 미세구조와 관련될 수 있다는 것은 잘 알려져 있다.밀도 기능 이론 계산에 기초하여 편광 충전 변조 현미경 검사는 전환 쌍극자 모멘트의 상대적 방향과 연관된 전하 전송을 선택적으로 매핑할 수 있다.^[12]국부 방향은 폴리머 영역의 방향 순서와 상관될 수 있다.^[13]더 많은 순서가 있는 도메인은 유기 전계효과 트랜지스터 소자의 높은 반송파 이동성을 보여준다.

참고 항목

참조

^ ^a ^b Caironi, Mario; Bird, Matt; Fazzi, Daniele; Chen, Zhihua; Di Pietro, Riccardo; Newman, Christopher; Facchetti, Antonio; Sirringhaus, Henning (9 September 2011). "Very Low Degree of Energetic Disorder as the Origin of High Mobility in an n-channel Polymer Semiconductor". Advanced Functional Materials. 21 (17): 3371–3381. doi:10.1002/adfm.201100592.
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추가 읽기

Ziffer, Mark E.; Mohammed, Joseph C.; Ginger, David S. (20 May 2016). "Electroabsorption Spectroscopy Measurements of the Exciton Binding Energy, Electron–Hole Reduced Effective Mass, and Band Gap in the Perovskite CH₃ NH₃PbI₃". ACS Photonics. 3 (6): 1060–1068. doi:10.1021/acsphotonics.6b00139.
Uchida, R.; Yada, H.; Makino, M.; Matsui, Y.; Miwa, K.; Uemura, T.; Takeya, J.; Okamoto, H. (4 March 2013). "Charge modulation infrared spectroscopy of rubrene single-crystal field-effect transistors". Applied Physics Letters. 102 (9): 093301. doi:10.1063/1.4794055.
Liu, Chuan; Huang, Kairong; Park, Won-Tae; Li, Minmin; Yang, Tengzhou; Liu, Xuying; Liang, Lijuan; Minari, Takeo; Noh, Yong-Young (2017). "A unified understanding of charge transport in organic semiconductors: the importance of attenuated delocalization for the carriers". Materials Horizons. 4 (4): 608–618. doi:10.1039/C7MH00091J.

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