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专利号: 2022108860621
申请人: 安庆师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种检测分子半导体材料中电学输运带隙的方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)制备热电子晶体管,所述热电子晶体管包括发射电极Al、基电极Ni和收集电极Al,所述发射电极Al与基电极Ni之间设置绝缘层Al2O3,所述基电极Ni与收集电极Al之间设置分子半导体层;

(2)在热电子晶体管中的Al/Al2O3/Ni隧道结上施加扫描电压VEB,在不同温度下测量Al/Al2O3/Ni隧道结上产生的电流IEB,获得不同温度下的电流‑电压曲线IEB‑VEB;根据IEB‑VEB曲线分析获得的Al/Al2O3/Ni隧道结的质量;

(3)在热电子晶体管上施加额定电压VCB,并在光照和不同温度下,测量热电子晶体管上产生的光响应电流ICB,获得不同温度下的光响应电流‑时间曲线ICB‑T;根据ICB‑T曲线分析热电子晶体管中分子半导体薄膜的完整性;

(4)在热电子晶体管中Al/Al2O3/Ni隧道结上施加正向扫描电压,在热电子晶体管的收集电极Al测量热空穴电流IC‑hot,获得热空穴电流‑电压曲线IC‑hot‑VEB;从曲线IC‑hot‑VEB上读取开启电压的数值,其对应的空穴能量即为Ni的费米能级和分子半导体的HOMO能级之间的势垒值Δ;

(5)将势垒值Δ代入公式HOMO=‑(4.9eV+Δ),计算得出分子半导体的本征HOMO能级数值;其中Δ是热空穴电流‑电压曲线测得的Ni的费米能级和分子半导体的HOMO能级之间的势垒值;

(6)在热电子晶体管中Al/Al2O3/Ni隧道结上施加反向扫描电压,并且在热电子晶体管的收集电极Al测量热电子电流IC‑hot,获得热电子电流‑电压曲线IC‑hot‑VEB;从曲线IC‑hot‑VEB上读取开启电压的数值,其Ni的费米能级和分子半导体的LUMO能级之间的势垒值(7)将势垒值 代入公式 计算得出分子半导体的本征LUMO

能级数值,其中 是热电子电流‑电压曲线测得的Ni的费米能级和分子半导体的LUMO能级之间的势垒值;

(8)将步骤(5)计算得出分子半导体的HOMO能级数值和步骤(7)计算得出分子半导体的LUMO能级数值,代入公式Eg=LUMO‑HOMO,计算得出最终的分子半导体的电学输运带隙Eg。

2.根据权利要求1所述的检测分子半导体材料中电学输运带隙的方法,其特征在于,所述步骤(1)中热电子晶体管的制备方法,包括以下步骤:S1:对玻璃片进行清洗,获得洁净的玻璃片基底;

S2:在步骤S1制得的玻璃片基底上采用电子束蒸镀,获得一层20nm的发射电极Al;

S3:将步骤S2制得的发射电极Al在12W的功率下氧化3min,获得氧化物绝缘层Al2O3薄膜;

S4:采用热蒸镀,在步骤S3制得的Al2O3薄膜上方沉积一层18nm的基电极Ni,制得Al/Al2O3/Ni隧道结;

S5:在步骤S4中基电极Ni上方旋涂一层分子半导体薄膜;

S6:在步骤S5制得的分子半导体薄膜上方,蒸镀12nm的收集电极Al,制得热电子晶体管。

3.根据权利要求2所述的检测分子半导体材料中电学输运带隙的方法,其特征在于,所述步骤S1中清洗具体为依次用洗洁精、纯净水、乙醇、丙酮、异丙醇对玻璃片进行清洗。

4.根据权利要求2所述的检测分子半导体材料中电学输运带隙的方法,其特征在于,所述步骤S5中分子半导体薄膜的厚度在100nm以上。

5.根据权利要求1所述的检测分子半导体材料中电学输运带隙的方法,其特征在于,所述分子半导体为PBDB‑T‑2Cl、Alq3、C60或PTCDA。

6.根据权利要求1所述的检测分子半导体材料中电学输运带隙的方法,其特征在于,所述步骤(2)中测量具体为在发射电极Al和基电极Ni上分别扎上探针,用Keithley2400源表测量。

7.根据权利要求1所述的检测分子半导体材料中电学输运带隙的方法,其特征在于,所述步骤(3)中测量具体为在收集电极Al和基电极Ni上分别扎上探针,用高精度静电计Keithley6430测量。

8.根据权利要求1所述的检测分子半导体材料中电学输运带隙的方法,其特征在于,所述步骤(4)和步骤(6)中测量具体为在发射电极Al、基电极Ni以及收集电极Al上分别扎上探针,其中基电极Ni接地,用高精度静电计Keithley6430测量。

9.根据权利要求1所述的检测分子半导体材料中电学输运带隙的方法,其特征在于,所述步骤(4)中正向扫描电压为0~2V。

10.根据权利要求1所述的检测分子半导体材料中电学输运带隙的方法,其特征在于,所述步骤(6)中反向扫描电压为‑2~0V。