Исследование процессов локализации и транспорта носителей заряда в органических полупроводниках и их наноструктурах

Разработаны технологические методы и изготовлены новые нанокомпозиты на основе полупроводниковых кремний-органических полимеров поли (ди-n-гексилсилана) ПДГС и поли (метилфенилсилана) ПМФС, инкорпорированных в нанопористые кремнеземы с различным диаметром и геометрией пор. Контролируемое увеличение диаметра пор кремнеземов от 2.8 нм до 10 нм позволило впервые исследовать оптические свойства полимеров при переходе от изолированной полимерной цепи к пленке и определить возможности управляемого их изменения. Выявлено, что существенное влияние эффектов ограничения на исследуемые спектры являются результатом конкуренции двух типов взаимодействия: полимера с поверхностью пор и межмолекулярного взаимодействия между полимерными цепями. Впервые показано, что в результате конкуренции этих взаимодействий возникают новые структуры полимеров в порах, которые не наблюдались в пленках и растворах полимеров. Доказано, что в ограниченном объеме нанопоры возникают три новые формы полимеров, имеющих гош-и транс-конформацию полимерных цепей, а также их агрегаты. Выявлено наличие двух термохромных переходов для наноразмерного ПДГС, которые существенно отличаются от переходов для пленки и раствора полимера.

Доказано существенное сокращение процессов релаксации люминесценции композитов и увеличения (в 1.5 раза) ее эффективности при комнатной температуре по сравнению с пленками полимеров вследствие эффектов ориентации и ограничения, что открывает широкие перспективы их применения в оптоэлектронных устройствах по сравнению с пленками полимеров.

Доказано существованием в полимере двух пространственно разделенных центров с различным распределением сегментов по длине и возникновения двух жидкокристаллических фаз в результате ориентации полимерных цепей.
Для исследования энергетического спектра ловушек в ПДГС мы использовали разработанный нами модифицированный метод фракционной термостимулированной люминесценции, который позволил значительно увеличить его энергетическое разрешение по сравнению с традиционным и получить корректные значения энергий активации ловушек. Впервые доказано, что большинство фракционных энергий ПДГС образуют систему горизонтальных полок в зависимости от температуры, что свидетельствует о дискретности энергетического спектра ловушек. Полученные результаты систематизированы на базе предложенной нами модели освобождения носителей с ловушек.

Доведено суттєве скорочення процесів релаксації люмінесценції композитів та зростання (в 1.5 рази) її ефективності при кімнатній температурі в порівнянні з плівками полімерів внаслідок ефектів орієнтації та обмеження, що відкриває ширшу перспективу їх застосування в оптоелектронних пристроях в порівнянні з плівками полімерів.

Доведено існуванням в полімері двох просторово розділених центрів з різним розподілом сегментів по довжині та виникнення двох рідкокристалічних фаз в результаті орієнтації полімерних ланцюгів.

Для дослідження енергетичного спектру пасток в ПДГС використано розроблений нами модифікований метод фракційної термостимульованої люмінесценції, що дозволив значно збільшити його енергетичну роздільну здатність порівняно з традиційним та отримати коректні значення енергій активації пасток. Вперше доведено, що більшість фракційних енергій ПДГС утворюють систему горизонтальних полиць в залежності від температури, що свідчить про дискретність енергетичного спектру пасток. Отримані результати систематизовані на базі запропонованої нами моделі звільнення носіїв з пасток.