Бетавольтаический эффект в донорно-акцепторном комплексе LCV С60 Текст научной статьи по специальности «Физика»

БЁТАВОЛЬТАИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ В ДОНОРНО-АКЦЕПТОРНОМ КОМПЛЕКСЕ LCV С60

© Ю.И. Головин, Д.В. Лопатин, А.Ю. Наседкин, М.А. Умрихина

Golovin Yu.I.. Lopatin D.V., Nascdkin A.Yu.. Umrikhina M.A. Betavoitaic effect of donor-acceptor complex I.CV-Cmi. The betavoitaic effect of complex of fullerene C«i with organic donors LCV was observed. Models explaining received effects were suggested.

В последнее время активно обсуждается возможность применения фуллереносо держащих материалов в дешевых ф от о во л ьта и ч сс к и х устройствах и фотодетек-торах [1J. Известно, что проводимость монокристаллов фуллерита С№ заметно возрастает под действием ионизирующего Р-облучения малой интенсивности (К 10scm2 c) [2]. Целью данной работы являлось обнаружение и исследование эффектов, связанных с влиянием малодозового р-облучения на проводимость доиорно-акцепторного комплекса LCV-Qo-

И работе использовали молекулярный комплекс С60 с органическим донором LCV (Leuco Crystal Violet или 4, 4', 4"'-methylidynetris (N, N-dimelhylaniline)). выращенный в И11ХФ PAH [2]. Ионизирующее р-облучение осуществляли препаратами на основе Srgo + Y90 (средняя энергия имитируемых электронов <Е/> = 0,2 МэВ для Sr40 и <Е2> = 0.93 МэВ для Yw). Радиационная проводимость монокристаллических образцов LCV-C60, возбуждаемая облучением с интенсивностью К ~ 105-106 см2с. измерялась с помощью электрометрического усилителя. Все измерения проводились при комнатной температуре.

На рис. I показана волы амперная характеристика (ВАХ) комплекса LCV С()0 при К = 2.7 10° cm'V1. Видно. что ВАХ не проходит через начало координат и ■имеет характерный вид для фотовольтаических эффектов в полупроводниках. ЭДС составляла около 1 В, ток короткого замыкания составляет /к, = 2.23-10 12 Л.

Обнаружено, что зависимость Р-вольтаического эффекта от интенсивности излучения имеет линейный характер (рис. 2). Внутренний квантовый выход р-вольтаического эффекта имеет большое значение (см. рис. 2) вследствие многокаскадной ударной ионизации молекул решетки релятивистскими электронами внешнего возбуждения. В результате ударной ионизации в объеме создается большое количество вторичных низко-энергетических электронов, которые тоже могут принимать участие в генерации электронно-дырочных пар.

Возникновение радиационно-индуцированной проводимости комплексов LCV-Cfto в режиме короткого замыкания можно качественно объяснить при помощи модели, описывающей природу фото вол ыаического эффекта в композитах проводящих полимеров с фулле-ренами [1]. Индуцированный перенос электронной плотности с донора на акцептор приводит к образованию разделенных зарядов с большим временем жизни за счет пространственной дслокализации электрона на объемной молекуле Сбо и к последующему движению электрона по фуллеренновому слою вследствие эффек-

тивного перекрывания молекулярных орбиталей соседних молекул. Это в конечном итоге приводи! к образованию свободных носителей заряда.

Линейный характер зависимости радиационного тока от интенсивности ионизирующего облучения указывает на возможность применения донорно-акцептор-ного комплекса ЬСУ-С^о в качестве датчика мадоин-тенсивного радиационного излучения. Оптимизация системы контакт - комплекс - контакт, типа контактов и других факторов позволит создат ь устройство прямого преобразования радиационной энергии в электрическую. Датчики и системы электропитания па основе данного материала будут характеризоваться долгим сроком службы (несколько десятков лет) и небольшими линейными размерами.

Рис. I. ВАХ донорно-акцепторного комплекса LCV-CW) при К = 2,710й cm'V

Рис. 2. Зависимость радиационно-индуцированного тока /д- и квантового выхода эффекта г] от интенсивности возбуждающего облучения

ЛИТЕРАТУРА

Норрса N.. Sancifia N.S. Н Maler. Res. 2004. V. 19. P. 1924.

Knnarev DA'.. Kovalevsky А Уч.. Litvinov Л.I... Drichko NA', Tarasov H I'. (Dppens Г.. I.yubovskayan R.N. i! J. of Solid Stale Chemistry, 2002. V. 168. P. 345.

I'o.HMtuu 10.П.. Лопатин ЛИ.. Николаев P.К.. Умрихип АН.. Умрихина М.А. И Ф ГГ. 2006 Т. 48. № 4. С. 761

БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 06-02-96323).

Поступила в редакцию 16 октября 2006 г.

СПЕКТРЫ ЛОКАЛЬНЫХ УРОВНЕЙ МОЛЕКУЛЯРНЫХ КОМПЛЕКСОВ НА ОСНОВЕ ФУЛЛЕРЕНОВ

© Ю.И. Головин, Д.В. Лопатин, А.А. Самодуров, Р.А. Столяров

Golovin Yu.I.. i.opatin D.V.. Samodurov A.A.. Stolyarov R.A. Fullerene-based molecular complexes local levels spectra. Detection and research of local levels in the band-gap of fullcrenc-based complexes affecting their electric conductivity were carried out. Parameters of material causing its transport properties were experimentally defined too.

Известно, ч го оптические и электрические свойства полупроводников в сильнейшей степени зависят или целиком определяются дефектной структурой и обусловленной ею системой локальных уровней в запрещенной зоне. В молекулярных комплексах на базе фул-леренов исследование физических свойств, сильно зависящих от концентрации и вида дефектов, представляют особый интерес, поскольку данные параметры влияют на рабочие характеристики приборов и устройств. а в некоторых случаях даже определяют эти характеристики. Цель настоящей работы заключалась в обнаружении и исследовании локальных уровней в запрещенной зоне комплексов на основе фуллеренов, влияющих на их электрическую проводимость, а также в экспериментальном определении параметров материала. обусловливающих его транспортные свойства.

В работе исследовали спектры электронных ловушек в молекулярных комплексах на основе фуллерена СсНРмкс^МР'Оо (0- ТВРОА-гС'м (2). СиЯД'оо (3). ЬСУС60-С6Н5С1 (4). 1^-(Рь^с)-ОМР-С00 (5).

ГМРОА С60 (6), выращенных в ИПХФ РАН.

Исследования показали, что спектры ТСТ в температурном диапазоне 300-850 К в целом для комплексов 1—6 различны (рис. 3). В зависимости от соотношения концентраций носителей заряда на мелких и глубоких центрах захвата, а также от соотношения времен (сечений) захвата и рекомбинации носителей заряда реализуются различные режимы тсрмостимулированпой проводимости. Как следует из теории термостимулированных токов, ио виду кривых ГСТ можно судить о характере рекомбинации. Рассмотрим особенности температурных зависимостей ТСТ для 1-6.

500

I -5,3 К .''мин 400, к/мин j (3,-5 Л К/мин <;300-| рг-3 К/мин.

/

/„ -18 н/\ 4=0,5 нА 4“0,1 иА 4=5 нА ■>.

х100

400 500 600 700 800 900

Т. К

Т, к

Рис. I. Семейства температурных зависимостей термостимулированною тока проводимое!и фуллереносодержащих комплексов 1-6. - скорость нагрева, Д, - начальный ток