液晶性半导体材料的光电特性研究.pdf

中国科学院液晶相关研究学术研讨会 吉林长春 液晶性半导体材料的光电特性 毖篮舟桥正浩，半那纯一 Scienceand Instituteof Imaging Laboratory,Tokyo Engineering Technology Nagatsuta，Midori—ku 在很长的一段时期内，液晶材料的导电过程都被认为是由离子导电所支配，因此 长期被排除在半导体材料之外。然而在90年代，德国的Harrer教授和日本半那教授的 唑衍生物棒状液晶的本征电子(孔穴)导电特性“”。’报道指出，在由具有芳香族兀共 轭中心部的分子形成的液晶相中，本征电子电导将占主导地位并具有,tAl04cm2Ⅳs到 0．Icm2／V$的高载流子迁移率，而且在很大的温度范围内不随电场强度和温度的改变而 改变。这一事实打破了液晶材料只能进行离子导电的传统观念，正式确立了液晶性半 导体材料这一新概念。由于液晶材料中分子的高度排列秩序，它具有相当高的不随外 界电场和温度变化的电子和空穴迁移率，同时，由于液晶分子的自我排列能力，容易 大面积制作具有高度分子排列秩序的薄膜器件3’¨。 作为半导体材料，高纯度的液晶具有很高的电阻率，但在光照的条件下会成为很 好的光导体。光生载流子产生效率，载流子的迁移率以及载流子寿命，是决定光电流 大小的重要因素。迁移率·寿命·电场强度三者的乘积代表了载流子在材料中的平均 行走距离，Hetch的经验公式(式1)明确地描述了它对光电流的影响¨： 一厂 ／ ．、．1 Q(E，￡)=Qo(E)华f|--ex[)f{l (1) L L ＼∥z己／J 这里Q阻纠是根据实测的光电流得到的光生电荷量，也被称为收集电荷量。对于 简单的电极／材料／电极／所构成的试样以及光生载流子只在光入射电极附近生成的情 况下，Q但矽等于穿过试样到达对面电极的光生电荷量，而QD倒指的是最初实际生 成的光电荷量，斗和t分别为电荷的迁移率和寿命，E和三分别为电场强度和样品厚度。 在无机半导体材料中载流子迁移率·寿命乘积(¨t乘积)是材料本身的一个特性 参数，迁移率和光生电荷量都同电场强度无关。因此利用Hecht的经验公式同实测的 光生电荷量和电场强度的关系曲线相比较，可以得到uT乘积。但是一般的有机半导体 材料的迁移率会随电场的变动而改变，光生载流子数量会随电场的增强而增大，因此 雌t乘积不能简单的由Hecht公式求得。而且町乘积由于和外加电场有关，其物理意义 变得模糊。然而，液晶性半导体材料的载流子迁移率在很大范围内同外界电场无关， 因此，如果能够明确液晶材料的光生电荷量同外电场的关系，同样可以利用Hecht公 式得到标志材料本征特性的岍乘积。 ime-off1 在本文中我们采用TOF(t ight)过渡光电流测定技术对液晶材料2一(4’ 2)的光生载流子产生和输送过程进行了讨论。 辛基苯基)一6一十二烷氧基萘(8-PNP-01 对液晶各相中的载流子光生效率，町乘积以及液晶分子排列秩序对他们的影响进行了 探讨。 19 中国科学院液晶相关研究学术研讨会 吉林长春 smB相，在101～120。c之间呈现smA相。由于它 OCl2H” 可以使用再结晶的简单方式高度提纯，因此 常常被作为一种模型材料来进行一些基础研