Abstract
本研究利用中性之聚(3-烷基□吩) (P3AT)，聚苯胺(PAn)，光感性偶氮苯 基團改質3-己基□吩共聚物 (PAC1H3) 以及二種酸 (聚壓克力酸，對甲基 苯磺酸) 摻雜之聚苯胺等有機半導體，分別以本研究所提出的新塗佈方法 製成薄膜並與鋁膜形成 Schottky 二極體電子元件。所探討之P3AT則包括 ：聚(3-丁基□吩) (P3BT)，聚(3-辛基□吩)( P3OT) 以及聚(3-十二烷基 □吩)(P3DDT) ；再利用電流─電壓 (J-V)測試，電容－電壓 (C-V)測試 ，光電作用光譜，太陽電池及光偵測器特性測試來探討這些元件之整流和 光電特性。由實驗數據之分析而得知以下之結果。所探討之 P3AT 均為一 p 型半導體，其二極體Al/P3AT/ITO 並呈現中等整流效果及低的漏電流， 太陽電池光電效應特性測試顯示其在 0.5 到5mW/cm2 的入射光強度範圍 內，能量轉換效率在10-2 %到10-3 %之間，並隨著光強度之增加而效率下 降；P3AT之側鏈長度越長，所形成之接合面之障壁高越低，空間電荷區則 較薄，因此整流效應降低，光電轉換效率也下降。在光偵測器的應用上， Al/PAC1H3/ITO 元件在22.4 mW/cm2 的光強度照射下，於 3.5秒內光電流 增加350倍，而於7秒後達到飽和並增加 463倍的光電流，而此 PAC1H3 元 件之光控性光電流開關效果之可逆性極佳，再現性也高。而另一 Al/P3 OT/ITO 元件只顯現較小(50倍 )之光控性光電流開關的效應。這證明 PAC1H3共聚物中側鏈的偶氮苯基團於光照射下大量產生的載子增加了光電 流。Al/PAC1H3/ITO 太陽電池在0.5 到5 mW/cm2 的光強度照射下，其轉 換效率在0.4%到 0.1%之間。 P3AT及PAn 二極體之整流和接合特性與是否 摻雜有關，但和半導體層厚度無關，摻雜會造成共軛高分子層接合面之障 壁高之降低並使間電荷區薄化，因而造成所形成之二極體具大的漏電流及 低的崩潰電壓。PAn 經酸摻雜後會增加其元件之整流效應及光電轉換效 率, 在相同的1 mW/c㎡的光強度照射下，轉換效率之次序為TSA 摻雜 PAn ( 0.88 %)>PAA摻雜PAn(0.57%)＞未摻雜PAn(0.04 %)。對於中性之 P3AT及 PAn 二極體，其 J-V 特性均與溫度有關，並呈現出最大通過電流 密度，最大載子數目及最大載子移動率等特性，此最大點發生在玻璃轉移 溫度附近。