Investigation of electronic trap states in organic photovoltaic materials by current-based deep level transient spectroscopy
利用基于电流的深能级瞬态谱研究了聚（3-己基噻吩-2，5-二基）（P3 HT）、[6，6]-苯基-C61丁酸甲酯（PCBM）以及P3 HT：PCBM共混体系的陷阱态.得到的光谱显示陷阱的87毫电子伏的活化能在纯P3 HT和21毫电子伏的PCBM。该混合物显示出一个复杂的发射速率谱，由几个不同的发射速率带组成，发射速率范围在（0.1-30）s^-1之间，产生的激活能在30 meV到160 meV之间。
2012-06-13 cond-mat.mtrl-sci
The trap DOS in small molecule organic semiconductors: A quantitative comparison of thin-film transistors with single crystals
我们表明，这是可能达到的最终目标之一的有机电子学：生产的陷阱密度低的大部分单晶体的有机场效应晶体管。我们研究了小分子有机半导体的带隙（陷阱DOS）中的局域态的光谱密度，这些局域态来自于有机场效应晶体管的电学特性或空间电荷限制电流测量。这是通过比较来自大量样品的数据来完成的，所述样品包括薄膜晶体管（TFT）、单晶场效应晶体管（SC-FET）和体样品。所有数据的汇编强烈地表明，与晶界相关的结构缺陷是用真空蒸发并五苯制成的TFT中的“快速”空穴陷阱的主要原因。对于用红荧烯等小分子半导体制成的高性能晶体管，必须减少由吸附在栅极电介质表面上的水引起的偶极无序。在具有非常低的陷阱密度的样品中，我们有时观察到陷阱DOS的急剧增加非常接近（<0.15 eV）迁移率边缘，具有10-20 meV的特征斜率。它是讨论到什么程度的带加宽由于热波动的分子间转移积分反映在这个陡峭的增加陷阱DOS。此外，我们表明，陷阱DOS在TFT的小分子半导体的陷阱DOS在氢化非晶硅非常相似，即使多晶薄膜的小分子与范德华型相互作用的一方面相比，与共价键合的非晶硅在另一方面。
2010-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Density of bulk trap states in organic semiconductor crystals: discrete levels induced by oxygen in rubrene
本文用变温空间电荷限制电流谱（TD-SCLC）的实验方法，对有机半导体单晶带隙中的陷阱态密度进行了高能量分辨率的定量测量。这种光谱已被应用于研究散装红荧烯单晶，这是由这种技术所示的高化学和结构质量。在最纯的晶体中测量到低至~ 10^{15} cm^{-3}的深陷阱态密度，并且可以识别带边附近指数变化的浅陷阱密度（每~25 meV的态密度为10）。此外，我们诱导和光谱确定了一个与氧有关的尖空穴体陷阱态在0.27 eV以上的价带。
2007-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Effect of shallow traps on polaron transport at the surface of organic semiconductors
研究了陷阱控制p型有机场效应晶体管（OFFET）中光致电子和空穴在半导体-介质界面上的转移。已经观察到，电子转移到电介质中的极化子的场效应迁移率的降低，这表明在导电沟道中产生了额外的浅陷阱。利用这种效应，我们测量了场效应迁移率与浅陷阱密度μ（N）的关系，从而可以估算出单晶并四苯器件沟道中的平均极化子捕获时间τ_tr = 50 +- 10 ps，以及浅陷阱密度N_0 =（3 +- 0.5）*10^11 cm^-2。
2006-10-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Analytical Model for Gaussian Disorder Traps in Organic Thin-Film Transistor
针对有机半导体中高斯无序陷阱问题，提出结合 Miller-Abrahams 速率与 Fermi-Dirac 统计的解析俘获/去俘获模型，并经 DPP-DTT 薄膜晶体管 TCAD 仿真验证。
2021-06-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Hall effect in the accumulation layers on the surface of organic semiconductors
在小分子有机半导体表面的场致积累层中观察到了霍尔效应。在本征（高温）和陷阱主导（低温）导电区中，霍尔迁移率μ_H随温度的降低而增加。在本征区域中，从霍尔测量中提取的移动场致载流子的密度n_H与使用栅沟道电容计算的密度n一致，并且在陷阱主导区域中变得小于n。的霍尔数据是一致的场诱导的载流子之间的捕获事件的扩散带状运动。
2005-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Controllable bipolaron formation unveiling structural features of trap states in organic charge transport
本文利用连续波电检测磁共振研究有机共轭聚合物晶体管，证明移动电荷与陷阱电荷间普遍存在双极化子，并据此估算载流子波函数扩展，从而揭示能量无序陷阱位点的结构特征及其与宏观电子性能的联系。
2024-03-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Calculating the trap density of states in organic field-effect transistors from experiment: A comparison of different methods
并五苯（陷阱DOS）的带隙中的局域态的谱密度确定与并五苯为基础的薄膜晶体管从测量的温度依赖性和栅电压依赖性的接触校正场效应电导率。几种分析方法来计算陷阱DOS从测量数据来澄清，如果不同的方法导致可比的结果。我们还使用计算机模拟来进一步测试分析方法的结果。大多数方法预测接近价带边缘的陷阱DOS，其可以通过斜率在50-60 meV范围内的单个指数函数很好地近似，并且在价带边缘处的陷阱密度为约1.5 μ m。2x10E21 eV-1cm-3。有趣的是，陷阱DOS总是比指数更陡峭。一个重要的发现是，从测量数据计算陷阱DOS的方法的选择可以对最终结果有相当大的影响。我们确定了两个具体的简化假设，导致重大错误的陷阱DOS。带迁移率的温度依赖性一般不应被忽略。此外，一个恒定的有效积累层厚度的假设导致一个显着低估的斜率的陷阱DOS。
2009-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Charge-transfer excitons in strongly coupled organic semiconductors
一维六噻吩晶格上的时间分辨和温度依赖性光致发光测量揭示了光激发到两种不同物种的固有分支：自陷激子和暗电荷转移激子（CTX; > 5%产率），半径跨越2-3个位点。显着的CTX产率的结果，由于在这些超分子纳米结构中的大的自由激子带宽（~400 meV）的Frenkel激子带的强电荷转移字符。
2009-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing exciton interaction with a spatially defined charge accumulation layer in the organic semiconductor Diindenoperylene
利用有机薄膜晶体管（OTFT）的光致发光（PL）和载流子输运测量，研究了激子和载流子之间的微观相互作用。为此目的，原型有机半导体二茚并萘嵌苯（DIP）被用作活性物质。OTFT累积层提供了空间限定的电荷和光生激子的相互作用区，导致PL强度降低高达4.5%。这种效应与累积的空穴载流子密度相关，并为非辐射激子-空穴过程的横截面提供了约1.3E-10 cm 3/s的较低估计。这是合理的，这些过程优先介导的陷阱空穴。
2013-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modeling Space-Charge Limited Currents in Organic Semiconductors: Extracting Trap Density and Mobility
我们已经开发和应用迁移率边缘模型，考虑到漂移和扩散电流来表征有机半导体中的空间电荷限制电流。漂移扩散方程的数值解允许利用非对称接触来描述器件内的内建电势。该模型已被应用于从Krellner等人[Phys. Rev. B，75（24），245 - 115]的红荧烯单晶的实验电流-电压测量中提取陷阱分布的信息，显示出跨几个数量级的电流的良好一致性。虽然两个触点由相同的金属制成，但归因于沉积技术（层压与蒸发）的差异，它们之间的580 meV的能量偏移对于正确解释低电压下的电流-电压特性的形状至关重要。空穴的能带迁移率为0.13 cm 2/Vs，这与沿正交晶胞长轴的传输是一致的。深于0.1 eV的陷阱的总密度为2.2 \times × 1016 cm-3。在所获得的参数的灵敏度分析和误差估计表明，它是不可能准确地解决的陷阱分布的形状的能量深于0.3 eV或浅于0.1 eV以上的价带边缘。然而，深度超过0.3 eV的陷阱总数是可以估计的。接触不对称性和电流的扩散分量在低偏压下器件的描述中起着重要作用，并且需要获得关于深陷阱分布的可靠信息。
2011-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Space-Charge-Limited Current Fluctuations in Organic Semiconductors
研究了多晶多并苯中的低频电流波动，其偏压范围涵盖{ \em欧姆}、{ \em陷阱填充}和{ \em空间电荷限制电流}机制。相对电流噪声功率谱密度${\cal S}(f)$在{ \em欧姆}区恒定，在{ \em陷阱填充跃迁}区急剧增加，在{ \em空间电荷限制电流}区减小。在{\em连续渗流模型}内考虑{\em陷阱填充转变}处的{\em噪声峰}。当准费米能级穿过陷阱能级时，复杂的绝缘路径在欧姆矩阵内成核，确定绝缘相和导电相之间的界面处的非平衡条件的开始。{ \em噪声峰值}以自由和俘获载流子密度的形式表示。
2006-01-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
The influence of impurities on the charge carrier mobility of small molecule organic semiconductors
基于小分子和聚合物的无定形有机半导体用于许多应用，最突出的是有机发光二极管（OLED）和有机太阳能电池。杂质和电荷陷阱普遍存在于大多数目前可用的有机半导体中，并限制电荷传输，从而限制器件效率。这些陷阱的微观原因以及化学性质目前还不清楚。使用多尺度模型，我们描述了杂质对小分子非晶有机半导体的态密度和电荷输运的影响。我们利用该模型定量描述了水分子和水氧复合物对电子和空穴迁移率的影响。这些物种被视为影响的状态密度的形状，并作为明确的电荷陷阱内的能隙。我们的结果表明，在广泛使用的材料中，由分子氧引入的陷阱态可以足够深以限制电子迁移率。
2020-11-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Sequentially Deposited versus Conventional Nonfullerene Organic Solar Cells: Interfacial Trap States, Vertical Stratification, and Exciton Dissociation
由顺序沉积的施主和受主层（sq-BHJ）制备的体异质结（BHJ）非富勒烯有机太阳能电池最近被看好是高效的、环境友好的，并且与大面积和卷到卷制造兼容。然而，在施主-受主界面和施主-受主分布的垂直不均匀性，激子解离和器件性能的关键，相关的电子物理学，在很大程度上是未开发的。在此，稳态和时间分辨的光学和电学技术被用来表征界面陷阱状态。与界面态的发光效率及其非辐射复合相关，界面陷阱态的特征在于在sq-BHJ中比铸态BHJ（c-BHJ）多约50%，这可能限制了器件电压输出。横截面能量色散X射线光谱和紫外光电子能谱深度剖析直接可视化的施主-受主垂直分层的精度为1-2 nm。从所提出的“针”模型，高激子解离效率是合理的。我们的研究强调了顺序沉积制造高效太阳能电池的前景，并指出通过消除界面陷阱态来提高电压输出和整体器件性能。
2020-07-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Thickness dependence of space-charge-limited current in spatially disordered organic semiconductors
有机半导体中的电荷输运性质由两种微观无序决定，即与局域态分布有关的能量无序和与材料形态特征有关的空间无序。从一个半经典的图片，电荷输运性质是决定性的载流子迁移率和材料中的静电场分布。尽管无序对载流子迁移率的影响已被广泛研究，但无序的存在如何扭曲静电场分布及其对电荷输运的影响仍然没有答案。本文基于分数维静电理论，提出了一个空间无序有机半导体的空间电荷限制电流（SCLC）模型。我们发现SCLC的厚度依赖性与有机半导体中的空间无序有关。对于无陷阱传输，SCLC表现出修改的厚度缩放$J\propto L^{-3α}$，其中分数维参数$α$占有机半导体中的空间无序。陷阱限制和场依赖的迁移率也服从$α$依赖的厚度缩放。修正后的SCLC模型与空间无序有机半导体的实验结果吻合较好。通过将该模型应用于实验数据，可以比使用现有模型更好地准确地推导出标准电荷输运参数。
2018-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
On the use of organic semiconductors as handles for optical tweezers experiments: trapping and manipulating polyaniline (PANI) microparticles
本文提出使用有机半导体聚苯胺（PANI）微粒作为光镊实验手柄，首次实现了稳定捕获与操纵，并验证了其光学操纵的可行性，为半导体聚合物材料在光镊应用中开辟了新途径。
2023-03-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
Fabrication and Characterization of Controllable Grain Boundary Arrays in Solution Processed Small Molecule Organic Semiconductor Films
我们已经生产了6，13-双（三异丙基甲硅烷基乙炔基）并五苯的溶液处理的薄膜的晶粒尺寸从几微米到毫米级的横向结晶从一个矩形的触针。晶粒沿着结晶方向取向，并且横向于结晶方向的晶粒尺寸与写入速度成反比，因此形成具有可控间距的取向晶界的规则阵列。我们利用这些可控阵列系统地研究了大角度晶界在薄膜晶体管中载流子输运和电荷俘获中的作用。有效的迁移率与晶粒尺寸成比例，导致在单个大角度晶界处的电位降估计超过1伏。该结果表明，晶界的结构不是分子突变的，这可能是溶液处理的小分子有机半导体薄膜的一般特征，其中通常形成相对高能量的晶界。这可能是由于从正到负栅极偏压或大和小的负栅极偏压之间切换后的晶体瞬态测量揭示了可逆的电荷捕获，时间常数为10 s的顺序，陷阱密度与晶界密度相关。我们认为电荷沿晶界和其他缺陷的扩散是可逆捕获的速率决定机制。
2012-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic charge transport on the surface of organic semiconductors
基于气隙晶体管压模的新技术能够实现红荧烯晶体表面电场诱导载流子在宽温度范围内的本征（不受静态无序支配）输运。本征运输的签名是各向异性的载流子迁移率，μ，和μ的增长与冷却。在较低的温度下，在激活制度中的各向异性消失，其中的电荷传输变得占主导地位的浅陷阱。通过X射线辐射故意引入晶体中的深陷阱增加了场效应阈值，而不影响迁移率。这些填充超过场效应阈值的陷阱不会散射移动的极化子载流子。
2004-03-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Probing Carrier Transport and Structure-property Relationship of Highly Ordered Organic Semiconductors at Two-dimensional Limit
有机场效应晶体管是有机电子学中最基本的器件单元，其基本假设之一是电荷传输在介电界面附近的前几个分子层中二维地发生。虽然体相有机半导体的迁移率已经显著增加，但由于有机半导体薄膜中的过度无序和陷阱，在二维极限中直接探测本征电荷输运是不可能的。在这里，高度有序的单层到四层并五苯晶体是通过在六方BN上的范德华（vdW）外延实现的。我们发现，电荷输运在第一导电层中以跳跃为主，但在随后的层中转变为带状。这种突然的相变是由于强烈的调制的分子堆积的界面vdW相互作用，所证实的定量结构表征和密度泛函理论计算。结构调制在第二导电层之外变得可忽略不计，导致仅〜 3 nm的迁移率饱和厚度。高度有序的有机薄膜为新的物理和器件结构（如异质结构和量子阱）提供了一个平台，这在传统的块状晶体中是不可能的。
2016-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The impact of hot charge carrier mobility on photocurrent losses in polymer-based solar cells
无序有机系统中电荷提取的典型特征是分散传输，这意味着对器件性能产生负面影响的载流子迁移率的分布。色散输运通常被理解为源自热载流子的时间依赖性迁移率，其随着在态密度的弛豫期间过量能量的损失而降低。与此相反，我们通过光子能量，电场和膜厚度的载流子迁移率的独立性，在有机太阳能电池中的色散光电流起源于不从多余的能量在热载流子热化过程中的损失，而是从载流子密度的损失，在运输过程中的陷阱状态。我们的研究结果强调，进一步的努力应该是针对最小化陷阱态密度，而不是控制在态密度内的热载流子的能量弛豫。
2014-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Superior Photo-carrier Diffusion Dynamics in Organic-inorganic Hybrid Perovskites Revealed by Spatiotemporal Conductivity Imaging
有机-无机金属三卤化物太阳能电池的优异性能得益于材料中电子和空穴的优异光物理性能。在这里，我们直接探测的自由载流子动力学Cs掺杂FAPbI 3薄膜的时空光电导成像。使用电荷传输层选择性地淬火一种类型的载流子，我们表明，在1微秒和10微秒的顺序上的两个弛豫时间对应于FACsPbI 3中的电子和空穴的寿命，分别。引人注目的是，扩散映射表明电子/空穴寿命的差异在很大程度上由它们不同的迁移率补偿。因此，两种载流子的长扩散长度（3 ~ 5 μ m）彼此相当，这一特征与混合三卤化物钙钛矿中独特的电荷捕获和去捕获过程密切相关。我们的研究结果揭示了这种材料优越的扩散动力学的起源，这对太阳能电池应用至关重要。
2021-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Self-consistent model of unipolar transport in organic semiconductor diodes: accounting for a realistic density-of-states distribution
利用有效输运能的概念，并考虑到一个现实的态密度分布，以及在有机材料中的陷阱态的存在下，在有机半导体二极管的电荷载流子注入和单极输运的自洽，平均场模型的开发。从模型产生的后果进行了讨论的基础上，氧化铟锡/有机半导体/金属导体结构的示例性。单极铟锡氧化物/聚-3-己基噻吩/铝器件的理论与实验数据的比较。
2011-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Nonexponetial relaxation of photoinduced conductance in organic field effect transistor
本文详细研究了以聚（3-己基噻吩）为有源层的有机金属-绝缘体-半导体场效应晶体管中光致过剩载流子的缓慢弛豫过程。弛豫过程不能用导致简单或拉伸指数衰减行为的过程来物理解释。基于串行弛豫动力学由于一个层次的系统与光生的负电荷和正电荷的空间分离的模型被用来解释的结果。为了解释所观察到的趋势，该模型被进一步修改，通过引入一个栅极电压依赖的库仑分布所表现出的捕获负电荷。
2003-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Atomically thin sheets of lead-free one-dimensional hybrid perovskites feature tunable white-light emission from self-trapped excitons
低维有机-无机钙钛矿结合了两类独特材料的优点，为下一代光电子学提供了有趣的可能性：它们为原子级薄的层状材料提供了可定制的构建块，同时提供了增强的光捕获和混合钙钛矿的发射能力。在这里，我们超越了原子薄材料需要面内共价键的范例，并报告了一维有机-无机钙钛矿[C $_7$ H $_{10}$ N] $_3$ [BiCl $_5$ ]Cl的单层。其独特的1D-2D结构使单层和自陷激子的形成显示白光发射。激子自陷的厚度依赖性导致发射能量的极强的移位。因此，这样的二维钙钛矿表明，已经1D共价相互作用足以实现原子薄的材料，并提供访问独特的激子物理。这些发现使一个更一般的构造原理，用于定制和识别二维材料，不再限于共价键合的2D片材。
2021-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Defect healing at room temperature in pentacene thin films and improved transistor performance
我们报告在室温下的有机半导体并五苯的缺陷愈合。这种特殊的效应是有机半导体分子间弱相互作用的直接结果。并五苯薄膜晶体管的制造和其特征在于在原位门控四端测量。在高真空条件下（基压为10 E-8 mbar），发现器件性能随时间提高。的有效场效应迁移率增加多达两个因素和迁移率高达0.45厘米2/Vs实现。此外，接触电阻降低超过一个数量级，并且电流滞后显著降低。氧/氮暴露和退火实验表明，由热促进过程，而不是由化学掺杂驱动的电子参数的改善。为了从晶体管特性中提取陷阱态的谱密度，我们已经实施了一个强大的方案，该方案允许以简单的方式高精度地计算陷阱密度。我们表明，性能的改善是由于从价带边缘<0.15 eV的浅陷阱的密度减少，而能量更深的陷阱基本上不受影响。这项工作有助于理解在有机半导体中的浅陷阱，并确定多晶薄膜的晶粒内的结构点缺陷作为一个主要原因。
2007-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Charge carrier transport in molecularly doped polycarbonate as a test case for the dipolar glass model
本文采用偶极玻璃模型，对含有空间和能量无序的无序分子系统中的载流子输运进行了蒙特卡罗模拟。该材料的模型参数被选择为适合于典型的极性有机光电导体聚碳酸酯掺杂30%的芳香族腙，其传输特性在文献中有很好的记载。模拟的载流子迁移率表现出通常的Poole-Frenkel场依赖性，其斜率非常接近实验值，无需使用任何可调参数。在室温下，瞬变相对于电场和传输层厚度是普遍的。同时，载流子迁移率不依赖于层厚度，并且瞬态发展出一个明确的平台，其中电流不依赖于时间，从而证明了非色散传输机制。瞬变的尾部按幂律衰减，指数接近-2。这一特殊特征表明，瞬态接近色散和非色散输运状态之间的边界。模拟的瞬态过程与实验结果吻合得很好。总之，我们提供了第一次验证的偶极玻璃输运模型，其中主要的输运参数，从实验传输数据中提取，然后在运输模拟中使用的自洽性，和由此产生的迁移率场的依赖性和瞬态是非常好的协议与初始的实验数据。
2013-03-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate Bias Stress in Pentacene Field-Effect-Transistors: Charge Trapping in the Dielectric or Semiconductor
栅极偏置应力不稳定性在有机场效应晶体管（OFFET）中是一个主要的概念和器件问题。这种效应通过传输特性的不期望的偏移来表现，并且与长期电荷捕获相关联。我们研究的作用，电介质和半导体分别通过生产OFFERS与相同的半导体（并五苯）结合不同的氧化硅（SiO $_2$和Cytop）。我们表明，这是可能的，制造的器件是免疫的栅极偏置应力。对于其他材料组合，电荷捕获仅发生在半导体中，或发生在电介质中。
2011-08-04 cond-mat.mtrl-sci
A simple all-inorganic hole-only structure for trap density measurement in perovskite solar cells
K. N. Toosi University of Technology（肯恩·托基理工大学）
本文提出了一种全无机空穴仅结构，用于测量钙钛矿太阳能电池中陷阱密度，通过实验验证了该结构在提高稳定性和降低制备成本方面的优势。
2025-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge Carrier Transport in Disordered Polymers
讨论了无序有机材料中载流子输运的一般性质。传输位能之间的空间相关性决定了漂移迁移率场依赖性的形式。无序材料中的特定空间相关性取决于其性质。迁移率场依赖性在极性和非极性材料中必须是不同的。分析了从瞬态光电流形状计算迁移率的不同方法。一种广泛使用的方法是非常敏感的瞬态的形状的变化，有时产生的结果，有效地掩盖了真正的依赖于电场或陷阱浓度的迁移率。提出了支持更好、更可靠方法的论点。电荷输运的材料中含有带电陷阱被认为是不使用孤立的陷阱近似，这导致定性不同的结果。这些结果表明，带电陷阱的影响很难对实验观察到的无序有机材料的输运性质负责。
2013-03-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Hole Localization in Molecular Crystals From Hybrid Density Functional Theory
我们使用第一性原理计算方法来研究有机分子晶体中的空穴捕获。为了消除多电子自相互作用的误差，我们提出了一种基于混合密度泛函理论中精确交换分数调整的计算方案。与小的有机分子，我们表明，该方案给出了准确的描述电离和二聚体解离。我们证明了理想分子晶体中的过剩空穴形成自陷分子极化子。定域和离域空穴的绝对电离势的预测值与实验值一致。
2011-05-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Charge density dependent nongeminate recombination in organic bulk heterojunction solar cells
在各种出版物中已经报道了有机太阳能电池的表观复合阶数超过双分子复合所预期的值2。两个突出的解释是双分子损失与载流子浓度相关的前因子由于捕获有限的迁移率，和保护被捕获的载流子从复合的施主-受主相分离，直到从这些深态再发射。为了阐明哪种机制是主导的，我们进行了温度和光照依赖的电荷提取测量下开路以及短路条件下，在多晶硅（3-己基噻吩-2，5-二基）：[6，6]-苯基-C $_{61}$丁酸甲酯（P3 HT：PC $_{61}$ BM）和PTB 7：PC $_{71}$ BM（聚[[4，8-双[（2-乙基己基）氧基]苯并[1，2-b：4，5-b ′]二噻吩-2，6-二基][3-氟-2-[（2-乙基己基）羰基]噻吩并[3，4-b]噻吩二基]]）太阳能电池与电流-电压特性的组合。我们发现，在低于300 K的温度下，对于PC $_{61}$ BM和室温下的PTB 7：PC $_{71}$ BM，迁移率$μ$和复合前因子的载流子密度$n$依赖性是不同的。因此，除了$μ(n)$之外，还需要在具有至少部分供体-受体相分离的系统中的解俘获有限复合来解释高复合级。
2012-03-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Processing Induced Distinct Charge Carrier Dynamics of Bulky Organic Halide Treated Perovskites
现有技术的基于金属卤化物钙钛矿的光致抗蚀剂通常采用有机铵盐AX作为表面钝化剂，其中A是大的有机阳离子，X是卤化物。这些表面处理通过形成层状钙钛矿（例如，A2 PbX 4）或AX本身用作钙钛矿光活性膜上的表面钝化剂。目前还不清楚层状钙钛矿或AX是否是理想的钝化剂，这是由于对AX处理的界面影响和所产生的光激发载流子动力学的不完全理解。在本研究中，我们使用TRPL测量来选择性地探测玻璃/钙钛矿/AX的不同界面，以证明A2 PbX 4或AX存在下的截然不同的界面光激发态动力学。将TRPL结果与X射线衍射和纳米显微镜测量相结合，我们发现AX的存在不仅钝化了表面和晶界处的陷阱，而且还诱导了α/δ-FAPbI 3相混合，从而改变了玻璃/钙钛矿界面附近的载流子动力学，提高了光致发光量子产率。相比之下，A2 PbI 4的钝化主要局限于表面和顶面附近的晶界，其中PbI 2的可用性直接决定A2 PbI 4的形成。这种不同的机制显著影响相应的太阳能电池性能，并且我们发现尚未转化为层状钙钛矿的AX钝化允许更大的加工窗口（例如，允许AX浓度的较大变化，这对于提高最终的制造产率是关键的）和更可再现的条件以实现器件性能的提高，而作为钝化剂的A2 PbI 4产生窄得多的处理窗口。我们希望这些结果能够为开发钙钛矿AX提供更合理的途径。
2022-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
An Improved Process for Fabricating High-Mobility Organic Molecular Crystal Field-Effect Transistors
在本文中，我们提出了一种改进的方法，用于生产弹性体晶体管邮票和高迁移率的有机场效应晶体管（FET）的半导体并苯分子晶体的基础上。特别地，我们已经消除了使用硅烷化的Si晶片来固化印模以及处理易碎的微米厚度的聚二甲基硅氧烷（PDMS）绝缘膜并将其无气泡地层压在PDMS晶体管印模上的需要。我们发现，尽管改变了设计，更粗糙的PDMS表面，以及在空气中对器件进行层压和测量，我们仍然实现了10 cm^2/Vs量级的电迁移率，与有机FET的当前技术水平相当。我们的器件显示空穴导电，阈值电压为-9V，对应的陷阱密度为1.4 x 10^10 cm^-2。
2007-06-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Free and Trapped Injected Carriers in C60 Crystals
我们报告的电导从两个接触载流子注入C60单晶。在非线性区域，电流和电压服从幂律I V^m，其中m在室温下可高达10。这种非线性行为-电阻降低了6个数量级而不饱和-是有机系统中报道的最高的，并且可以通过将自由载流子注入陷阱填充区域来解释。我们发现，H2退火抑制浅陷阱，增强非线性。两种限制类型的温度依赖性的非线性电阻观察-降低和增加电阻的取向有序温度。一个简单的模型，将深陷阱，以了解这种行为和可能的场效应晶体管行动的影响，这个模型进行了讨论。
2002-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Charge Separation and Nongeminate Electron-Hole Recombination in Organic Photovoltaics
有机太阳能电池中的电子-空穴分离机制是目前争论的热点。最近的实验工作表明，这些电荷可以在极短的时间尺度（<100 fs）上分离。这可以理解为富勒烯聚集体内的离域传输，这被认为是在电子振动弛豫诱导极化子形成之前的短时间尺度上出现的。然而，在最佳的异质结形态中，电子和空穴在到达电极之前通常会重新相遇。如果这样的电荷捕获并且不能分离，则器件效率将受损。在这里，我们扩展了超快电荷分离的理论，将极化子的形成，并发现，用于解释超快电荷分离的相同的离域运输可以解释在最好的设备中的非甘尼酸盐复合的抑制。
2014-06-04 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Improved Performance of Organic Light-Emitting Transistors Enabled by Polyurethane Gate Dielectric
该研究提出用聚氨酯栅介质替代PMMA来减少陷阱、提升有机发光晶体管性能，并建立模型解释夹断电压异常，为低偏压商用OLETs提供可行路径。
2023-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Trapped charge driven degradation of perovskite solar cells
在实际操作过程中，即使使用封装，Percent太阳能电池也显示出快速劣化，但其机制一直难以捉摸。我们发现了钙钛矿材料不可逆降解的基本机制，其中无论极性如何，捕获的电荷都起着决定性作用。利用不同极性离子的一种新的实验装置揭示了钙钛矿材料的水分诱导的不可逆解离是由沿晶界捕获的电荷触发的。我们的发现清楚地解释了为什么光浸泡诱导不可逆的降解，而在黑暗中，水分只导致可逆的水合，以及为什么降解从不同的电荷提取层的界面的不同侧开始。在局域电场作用下，有机阳离子的去质子化过程是不可逆分解的开始。
2016-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Electronic transport and quantum localization effects in organic semiconductors
我们探索有机半导体的电荷传输机制的基础上的模型，占在纯晶体化合物的工作中的热分子间的障碍，以及目前的实验设备中存在的外部来源的障碍。从久保公式出发，我们建立了一个理论框架，将电子的含时量子动力学与频率相关的电导率联系起来。然后，通过弛豫时间近似计算电子迁移率，该弛豫时间近似解释了超出玻尔兹曼理论的量子局域化校正，并使我们能够有效地解决带范围内的高导电状态和带尾无序引起的局域化状态之间的相互作用。“瞬态局部化”现象的出现被证明是有机半导体的一个普遍特征，这与纯化合物中观察到的迁移率的带状温度依赖性是相容的。由非本征无序捕获的载流子导致在低温下向热激活行为的交叉，这在增加载流子浓度时被逐渐抑制，如在有机场效应晶体管中通常观察到的。我们的研究结果建立了电子态的本地化和它们的导电性能之间的直接联系，正式的现象学的考虑，通常在文献中使用。
2012-12-06 cond-mat.mtrl-sci
White organic light-emitting diodes: Status and perspective
白光有机发光二极管（OLED）是由有机半导体材料制成的超薄、大面积光源。在过去的几十年里，人们一直在寻找合适的材料来实现高效的单色和白色OLED。由于其高效率，颜色可调性和颜色质量，白色OLED正在成为下一代光源之一。在这篇综述中，我们讨论了各种器件的概念，介绍了实现基于聚合物和小分子有机材料的白光OLED的物理。由于大约80%的内部产生的光子被困在薄膜层结构内，我们把第二个重点放在审查有前途的概念，以改善光耦合输出。
2013-02-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.optics
Morphology Effectively Controls Singlet-Triplet Exciton Relaxation and Charge Transport in Organic Semiconductors
我们提出了一个超快的光转换动力学的比较研究并四苯（Tc）和并五苯（Pc）单晶和Pc薄膜使用光学泵浦探测光谱。Tc和Pc晶体中的光致吸收分别是激活的和温度无关的，表明占主导地位的单重态-三重态激子裂变。在Pc膜（以及C $_{60}$掺杂膜）中，这种衰减通道被电子捕获抑制。这些结果表明，在光生过程中的结晶度和纯度的核心作用，并将限制未来的光伏器件的设计。
2009-01-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Escaping the Hydrolysis Trap: An Agentic Workflow for Inverse Design of Durable Photocatalytic Covalent Organic Frameworks
Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST)（卢森堡科学与技术研究院）；Department of Physics and Materials Science, University of Luxembourg（卢森堡大学物理与材料科学系）
Ara通过结合LLM和化学知识，高效发现满足多标准的耐用光催化COFs，显著优于随机搜索和贝叶斯优化。
2026-03-05 cond-mat.mtrl-sci cs.AI physics.chem-ph
Controlled and Continuous Patterning of Organic and Inorganic Materials by Induced Nucleation in an Optical Tweezers
我们首次展示了控制图案化诱导成核的材料从一个致密的水分散体或解决方案中的光镊。通过捕获激光器在玻璃表面上形成热点，由此形成水蒸气气泡，引起气泡周围的材料的吉布斯-马兰戈尼对流。这导致气泡周围的材料增加，最终成核成材料的结晶状态。当通过平移光学镊子装置的显微镜载物台而移动成核位点时，成核位点形成图案。我们已经证明了技术使用外来的无机材料，如软oxidoresates，和有机材料，如甘氨酸，扑热息痛，和荧光染料，如苝。我们已经以1 Hz的速率写入了长度接近1 mm的图案，最佳分辨率约为1微米。该技术具有广泛的应用潜力，从溶液处理的可印刷电子产品到可控催化。
2013-03-15 cond-mat.mtrl-sci
What can the activation energy tell about the energetics at grain boundaries in polycrystalline organic films?
该研究结合实验与动力学蒙特卡洛模拟发现，活化能随晶界数量增加而升高，但无法反映晶界处的微观能量景观，仅能作为薄膜的一般质量指标。
2023-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Influence of Phase Segregation on Recombination Dynamics in Organic Bulk-Heterojunction Solar Cells
研究了聚（2，5-双（3-十二烷基噻吩-2-基）噻吩并[2，3-b]噻吩）（pBTCT-C12）：[6，6]-苯基-C61-丁酸甲酯（PC61 BM）共混体系（给体-受体比分别为1：1和1：4）有机体异质结太阳能电池中载流子的复合动力学。采用线性升压载流子引出技术（photo-CELIV）和时间分辨微波电导率（TRMC）作为局部探针。我们在光CELIV实验中观察到初始提取的载流子浓度相差一个数量级，我们将其归因于1：1 pBTCT-C12：PC 61 BM本体异质结太阳能电池中由于具有隔离相区域的精细互穿网络而增强的成对复合。相比之下，1：4共混装置中的广泛相分离导致有效的极化子产生，从而导致太阳能电池的短路电流密度增加。对于这两个研究的比率的极化子的双分子复合被发现使用的互补实验。温度低于300 K时，载流子的衰变级数为2以上，这可以用俘获电荷的释放来解释。这种机制导致延迟的双分子复合过程。实验结果可以推广到所有的聚合物：富勒烯共混体系允许相分离。
2011-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Charge transport in disordered organic solids: A Monte Carlo simulation study on the effects of film morphology
模拟了无序聚合物基质中的有序区（微晶和聚集体）对迁移率（μ）的场和温度依赖性的影响。有序区域浓度的增加导致迁移率的增加，并且在高场区中，迁移率的饱和发生在较低的电场强度下。不同的平均值和标准偏差的高斯态密度（DOS）的有序区域的迁移率的场依赖性的影响进行了研究，发现只有在较高的浓度是显着的。这些参数在低浓度下的弱影响归因于两个区域（主体和有序区域）的DOS标准偏差的差异引起的强界面效应和有序区域的浅捕获效应。对于所研究的有序区的所有参数，迁移率（logμ）的温度依赖性和logμ Vs E^{1/2}图的斜率显示1/T^2依赖性。
2007-07-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Homogeneous Charge Relaxation in Organic Mixed Ionic-Electronic Conductors
University of Cambridge（剑桥大学）；University of Oxford（牛津大学）；Princeton University（普林斯顿大学）
本研究针对有机混合离子-电子导体（OMIECs）偏置移除后电荷弛豫规律不明的问题，采用原位电荷光度法结合建模与冷冻电镜分析，揭示其电荷弛豫机制，通过调控聚噻吩侧链实现稳定存储或快速传感的不同应用。
2026-10-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Structural and dynamic disorder, not ionic trapping, controls charge transport in highly doped conducting polymers
掺杂有机半导体对于新兴器件应用至关重要，包括热电器件、生物电子器件和神经形态计算器件。通常认为，这些材料中的低电导率主要是由掺杂剂反离子的库仑电势引起的电荷捕获造成的。在这里，我们提出了一个相结合的实验和理论研究反驳这一信念。使用一种新开发的掺杂技术，我们发现几类高迁移率共轭聚合物的导电性与次晶无序密切相关，但与离子大小相关性很差，这表明库仑陷阱不限制运输。提出了一种在高掺杂聚合物中相互作用的电子的一般模型，并对原子计算进行了仔细的参数化，使瞬态局域化理论框架内的电导率计算成为可能。理论计算与实验数据非常吻合，提供了对电荷传输的无序限制性质的见解，并提出了进一步提高电导率的新策略。
2021-09-23 cond-mat.mtrl-sci
High charge-carrier mobility and low trap density in a rubrene derivative
我们合成、结晶并研究了在红荧烯5、11位上带有{ \em t}-丁基侧基的有机分子晶体的结构和电输运性质。观察到两种结晶变体：一种（A）与红荧烯不同，萘骨架之间的间距较大，另一种（B）与红荧烯相比，平面内结构可能非常相似。电输运性质反映了不同的结构：在后一阶段（B）中，在单晶FET上测量的12 cm $^2$ /Vs的面内空穴迁移率与红荧烯晶体中一样高，而在A阶段中没有测量到场效应。高的晶体质量，详细研究B，反映在间隙状态的密度：深能级陷阱密度低至$10^{15}$ cm $^{-3}$ eV $^{-1}$已被测量，并观察到一个指数带尾的特征能量为22 meV。垂直于分子平面的体迁移率估计为$10^{-3}$- $10^{-1}$ cm $^2$ /Vs的量级。
2007-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Shockley Equation Parameters of Organic Solar Cells derived by Transient Techniques
Shockley方程（SE）最初是用来描述pn结的，过去常用来模拟有机太阳能电池（OSC）的电流-电压（j/V）特性。为了获得对复合损失的更详细的理解，我们从对聚（3-己基噻吩-2，5-二基）（P3 HT）：[6，6]-苯基-C $_{61}$丁酸甲酯（PCBM）本体异质结太阳能电池的温度依赖性静态j/V测量确定SE参数，即理想因子和暗饱和电流。正如我们在这里所示，这些参数是直接相关的载流子复合，也成为可访问的瞬态光电压和光电流方法的情况下，场无关的载流子代。虽然以非常不同的方式确定，但发现两个SE参数是相同的。在较宽的温度范围内，静态和瞬态方法的一致性证明了基于满足场无关极化子对解离要求的材料体系的OSC的Shockley模型的有效性。特别是，我们能够再现在不同的光强度和温度下，从各自的nongeminate重组率的光电流。此外，暗饱和电流的温度依赖性$j_0$允许确定的光活性共混物的有效带隙完全符合由于电荷转移吸收的光电流的能量开始的文献值。我们还提出了一个一致的模型，直接涉及的理想因子与自由的复合与捕获的载流子在指数密度的尾态。我们通过热刺激电流测量的数据验证了这一发现。
2012-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Imaging domain boundaries of rubrene thin crystallites by photoemission electron microscopy
该研究利用PEEM与TOF光谱结合3–6 eV飞秒激光，揭示红荧烯薄晶体不同晶相及畴界陷阱态的光发射机制差异，为评估有机半导体薄膜质量提供新方法。
2025-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Deciphering capacitance frequency technique for performance limiting defect state parameters in energy harvesting perovskites
随着基于薄膜PIN的光电子器件的出现，一个重要的研究方向集中在陷阱态的钝化以提高性能。在各种方法中，电容频率技术（CFT）经常被用来量化陷阱状态参数，然而，陷阱电荷诱导的静电效应对相同的还没有建立这样的设备。在此，我们提出了一种理论方法，将这种影响的CF特性的成熟的载体选择性钙钛矿为基础的PIN器件。我们发现，陷阱电荷的静电效应导致在钙钛矿层中的非线性能带，这导致在现有模型的CFT的陷阱密度低估。因此，一个抛物带近似与有效长度PBAEL模型的发展，准确地预测陷阱密度的浅或深态的CFT分析。此外，我们证明了逃逸频率的尝试，对于连续能带的捕获电荷动力学至关重要，可以通过消除降低钙钛矿厚度的非线性效应来很好地提取。我们相信，我们的工作提供了一个统一的理论平台，CFT提取陷阱态参数的一个广泛的有机和混合材料为基础的薄膜设备的能量转换应用，如太阳能电池，LED等。
2021-06-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Triplet Excitons and associated Efficiency-Limiting Pathways in Organic Solar Cell Blends based on (Non-) Halogenated PBDB-T and Y-Series
在过去的几年里，有机光催化剂（OPV）的巨大进步主要是通过非富勒烯受体（NFA）的开发实现的，现在的功率转换效率接近20%。为了进一步提高器件性能，必须识别并最小化损耗机制。已知三重态会对器件性能产生不利影响，因为它们可以在导致非辐射损失或甚至器件退化的低位态上形成能量捕获的激子。OPV材料的卤化长期以来一直用于定制能级和提高开路电压。然而，对三重态激子的复合的影响在很大程度上尚未被探索。使用互补的自旋敏感的方法的光致发光检测的磁共振（PLDMR）和瞬态电子顺磁共振（trEPR）证实的瞬态吸收和量子化学计算，我们解开激子路径在OPV共混物采用聚合物供体PBDB-T，PM 6和PM 7与NFA Y 6和Y 7。所有的共混物揭示三重态激子的NFA上填充通过非孪空穴背转移，并在与卤化供体的共混物中，还通过自旋-轨道耦合驱动的系间交叉。在所有测试的太阳能电池吸收剂膜中识别这些三重态形成途径突出了改进电荷产生以进一步增加平稳OPV效率的未开发潜力。
2023-01-03 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Combining optical and magnetic resonance spectroscopies to probe charge recombination via triplet excitons in organic solar cells
有机太阳能电池（OSC）最近显示出其性能的快速改善，使功率转换效率（PCE）更接近该技术的商业应用变得可行的程度。然而，OSC相对于其光学间隙的低开路电压（Voc）仍然将PCE限制在20%以下。导致OSC中大Voc缺陷的关键因素是自旋三重态激子的非辐射复合，这在使用富勒烯和非富勒烯电子受体的共混物中广泛但不普遍地观察到。在这里，我们提出了一个实验框架，结合时间分辨光学和磁共振光谱检测三重态激子，并确定其形成机制。我们将我们的方法应用于两个研究充分的聚合物：富勒烯系统，PM 6：PC60 BM和PTB 7-Th：PC60 BM，使我们能够选择性地研究不同的三重态形成途径。与仅显示通过非孪晶复合形成的三重态的更有效的非富勒烯受体系统相反，富勒烯系统还显示通过孪晶过程的显著的三重态形成。我们将此与电子被困在孤立的富勒烯，坐在烷基侧链的供体聚合物。因此，我们的模型研究表明，这些复杂的和重叠的过程可以成功地去卷积，揭示OSC共混物中的三重态生成动力学的复杂性。
2021-10-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Trap states impact photon upconversion in rubrene sensitized by lead halide perovskite thin films
使钙钛矿薄膜成为光伏应用中理想的吸收体材料的相同光学和电子性质在光子上转换器件中也是有益的。在这篇文章中，我们研究了基于甲基铵甲脒三碘化铅（MAFA）的钙钛矿薄膜的红三重态敏化。为了阐明陷阱态对自由载流子寿命的影响，我们制备了三种不同厚度的MAFA钙钛矿薄膜。通过测量在不同的激发能量密度下的光致发光特性的变化，我们发现，普遍的复合机制从单分子的较薄的膜转移到双分子的较厚的MAFA膜的复合，表明减少浅陷阱辅助复合。红荧烯的加入显示了对MAFA表面的钝化作用，但由于电荷转移到红荧烯的三重态，增加了额外的猝灭途径。我们观察到，有效的三重态-三重态湮灭的阈值随着MAFA厚度的增加而向较低的入射功率移动，这表明电荷转移到三重态与非辐射陷阱填充竞争。因此，将自由电子和空穴注入到上转换有机半导体中可以为红荧烯的敏化提供新的途径，并且可以允许我们摆脱高效激子单线态到三线态转换器的必要性。
2019-02-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
