【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，國(guó)家納米科學(xué)中心孫向南團(tuán)隊(duì)在器件內(nèi)彈道電子發(fā)射能譜原位探測(cè)金屬-有機(jī)半導(dǎo)體界面能級(jí)對(duì)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(jī)發(fā)光二極管、有機(jī)光伏器件和有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管等有機(jī)電子學(xué)器件中，金屬/有機(jī)半導(dǎo)體界面廣泛存在，其界面能級(jí)排列決定了器件中的電子轉(zhuǎn)移過(guò)程。精確探測(cè)這些界面能級(jí)信息對(duì)于理解載流子輸運(yùn)過(guò)程和優(yōu)化器件性能至關(guān)重要。然而，由于現(xiàn)有檢測(cè)技術(shù)的限制，準(zhǔn)確、原位地表征金屬-有機(jī)半導(dǎo)體的界面能量勢(shì)壘一直是一個(gè)難以攻克的難題。
 

　　針對(duì)這一挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)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(cè)金屬/有機(jī)半導(dǎo)體界面處的能量勢(shì)壘。通過(guò)優(yōu)化熱電子晶體管器件結(jié)構(gòu)實(shí)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(shì)壘的測(cè)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(shì)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(jī)半導(dǎo)體組成的多種金屬/有機(jī)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(jí)探測(cè)技術(shù)在推進(jìn)有機(jī)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(jí)檢測(cè)設(shè)備的研發(fā)奠定了理論基礎(chǔ)。
 

　　國(guó)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(guó)家自然科學(xué)基金原創(chuàng)項(xiàng)目、面上項(xiàng)目、青年項(xiàng)目，中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)、北京市自然科學(xué)基金、北京市科技新星計(jì)劃、中國(guó)博士后科學(xué)基金會(huì)和中國(guó)科學(xué)院引才計(jì)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