一种检测分子半导体材料中电学输运带隙的方法

技术特征：
1.一种检测分子半导体材料中电学输运带隙的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备热电子晶体管，所述热电子晶体管包括发射电极al、基电极ni和收集电极al，所述发射电极al与基电极ni之间设置绝缘层al2o3，所述基电极ni与收集电极al之间设置分子半导体层；(2)在热电子晶体管中的al/al2o3/ni隧道结上施加扫描电压v
eb
，在不同温度下测量al/al2o3/ni隧道结上产生的电流i
eb
，获得不同温度下的电流-电压曲线i
eb-v
eb
；根据i
eb-v
eb
曲线分析获得的al/al2o3/ni隧道结的质量；(3)在热电子晶体管上施加额定电压v
cb
，并在光照和不同温度下，测量热电子晶体管上产生的光响应电流i
cb
，获得不同温度下的光响应电流-时间曲线i
cb-t；根据i
cb-t曲线分析热电子晶体管中分子半导体薄膜的完整性；(4)在热电子晶体管中al/al2o3/ni隧道结上施加正向扫描电压，在热电子晶体管的收集电极al测量热空穴电流i
c-hot
，获得热空穴电流-电压曲线i
c-hot-v
eb
；从曲线i
c-hot-v
eb
上读取开启电压的数值，其对应的空穴能量即为ni的费米能级和分子半导体的homo能级之间的势垒值δ；(5)将势垒值δ代入公式homo＝-(4.9ev δ)，计算得出分子半导体的本征homo能级数值；其中δ是热空穴电流-电压曲线测得的ni的费米能级和分子半导体的homo能级之间的势垒值；(6)在热电子晶体管中al/al2o3/ni隧道结上施加反向扫描电压，并且在热电子晶体管的收集电极al测量热电子电流i
c-hot
，获得热电子电流-电压曲线i
c-hot-v
eb
；从曲线i
c-hot-v
eb
上读取开启电压的数值，其ni的费米能级和分子半导体的lumo能级之间的势垒值(7)将势垒值代入公式计算得出分子半导体的本征lumo能级数值，其中是热电子电流-电压曲线测得的ni的费米能级和分子半导体的lumo能级之间的势垒值；(8)将步骤(5)计算得出分子半导体的homo能级数值和步骤(7)计算得出分子半导体的lumo能级数值，代入公式e
g
＝lumo-homo，计算得出最终的分子半导体的电学输运带隙eg。2.根据权利要求1所述的检测分子半导体材料中电学输运带隙的方法，其特征在于，所述步骤(1)中热电子晶体管的制备方法，包括以下步骤：s1：对玻璃片进行清洗，获得洁净的玻璃片基底；s2：在步骤s1制得的玻璃片基底上采用电子束蒸镀，获得一层20nm的发射电极al；s3：将步骤s2制得的发射电极al在12w的功率下氧化3min，获得氧化物绝缘层al2o3薄膜；s4：采用热蒸镀，在步骤s3制得的al2o3薄膜上方沉积一层18nm的基电极ni，制得al/al2o3/ni隧道结；s5：在步骤s4中基电极ni上方旋涂一层分子半导体薄膜；s6：在步骤s5制得的分子半导体薄膜上方，蒸镀12nm的收集电极al，制得热电子晶体管。3.根据权利要求2所述的检测分子半导体材料中电学输运带隙的方法，其特征在于，所述步骤s1中清洗具体为依次用洗洁精、纯净水、乙醇、丙酮、异丙醇对玻璃片进行清洗。
4.根据权利要求2所述的检测分子半导体材料中电学输运带隙的方法，其特征在于，所述步骤s5中分子半导体薄膜的厚度在100nm以上。5.根据权利要求1所述的检测分子半导体材料中电学输运带隙的方法，其特征在于，所述分子半导体为pbdb-t-2cl、alq3、c60或ptcda。6.根据权利要求1所述的检测分子半导体材料中电学输运带隙的方法，其特征在于，所述步骤(2)中测量具体为在发射电极al和基电极ni上分别扎上探针，用keithley2400源表测量。7.根据权利要求1所述的检测分子半导体材料中电学输运带隙的方法，其特征在于，所述步骤(3)中测量具体为在收集电极al和基电极ni上分别扎上探针，用高精度静电计keithley6430测量。8.根据权利要求1所述的检测分子半导体材料中电学输运带隙的方法，其特征在于，所述步骤(4)和步骤(6)中测量具体为在发射电极al、基电极ni以及收集电极al上分别扎上探针，其中基电极ni接地，用高精度静电计keithley6430测量。9.根据权利要求1所述的检测分子半导体材料中电学输运带隙的方法，其特征在于，所述步骤(4)中正向扫描电压为0～2v。10.根据权利要求1所述的检测分子半导体材料中电学输运带隙的方法，其特征在于，所述步骤(6)中反向扫描电压为-2～0v。

技术总结
本发明公开一种检测分子半导体材料中电学输运带隙的方法，通过设计一种新型的热电子晶体管，通过器件结构的设计、每一层材料的选择、制备工艺的优化赋予热电子晶体管超高的载流子能量调节能力，通过实时监控分子电子器件中载流子的输运情况测得I


技术研发人员：周学华 白国梁 王春花 何文祥 耿同谋 汪谢 武琳
受保护的技术使用者：安庆师范大学
技术研发日：2022.07.26
技术公布日：2022/11/25