BAT54C215

   器件产生的外电压称为开路电压,其值不超过两金属电极功函数之差。此时,开路电压将与内建电场平衡,由于器件的净剩电场为零,电流也为零。图4.11(b)中是没有外加电压的短路情形,这时两个电极连在一起后费米能级相等。由于两个电极功函数的不同而产生的内建电场平均分布于有机半导体中,靠近正极一端的有机层电势升高,靠近负极一端的有机层电势降低。在暗状态下,没有电流通过。在光照情况下,LUMO能级上的电子向较低电势方向移动,最后到达低功函数的金属电极,空穴在HOMo上向较高电势方向移动,最后达到高功函数的ITO电极,器件表现为光伏特性。图4,11o)代表外加反向电压的情形。这时,可通过的暗电流很小。在光照的情况下,光生载流子可在强电场的作用下向相应的电极移动,产生比暗电流

大很多的电流,此时的器件可作为光检测器,也可作为收集电荷的电池器件。在图4.11@)中,外加的正向电压大于开路电压,载流子可较有效地注人到器件中产生电生激子。如果材料可产生辐射衰减,则器件就表现为发光二极管。

    图4,11 MIM有机二极管的工作模式

    (a)开路状态;o)短路状态;⑼反向加压状态;rd)正向电压大于‰c的情形值得注意的是,以上的模式只是针对于MIM的情形,其中,接触界面处的费米能级在绝缘层的能隙之间tHOMO与LUMO之间),并且远离HoM0和LUMo。在欧姆接触的具有给体/受体异质结的有机太阳能电池中,内建电场及电荷的电场迁移情形类似,但不尽相同。如图4,12所示, 为给体/受体异质结电池在短路光照时器件工作示意图。图4.12中的双层异质结器件中,受体LUMO通常与负极功函数匹配,给体HOMO通常与正极功函数匹配,以便电子和空穴从半导体活性层进人两侧的金属电极。在短路情况下,正负两个电极处的费米能级相互对齐,同时,电极的功函数趋于半导体的LUMO/HoMO,给体和受体的HOMo都升高,LUMO都降低。器件吸收光后产生的激子可扩散到给体/受体界面,通过解离形成自由电荷。其中空穴在给体HoMO中,并向高电势的电极移动,电子在受体LUMo中,并向低电势的电极移动,器件产生光伏效应。