polymer dẫn

Báo cáo polymer dẫn trong môn vật liệu bán dẫn, công nghệ vật liệu

1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN VẬT LÝ KỸ THUẬT

BÁO CÁO MÔN HỌC

ĐỀ TÀI : VẬT LIỆU POLYMER DẪN

2

MỤC LỤC

A TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU POLYMER DẪN

I GIỚI THIỆU VỀ POLYMER DẪN………4

1 Polymer là gì ? 4

2 Polymer dẫn ……… 4

II CẤU TRÚC VÀ CƠ CHẾ DẪN CỦA VẬT LIỆU POLYMER DẪN…… 6

1 Cấu tạo phân tử và các liên kết trong phân tử………6

2 Cấu trúc vùng năng lượng ……….8

3 Cơ chế dẫn điện của polymer dẫn……… 15

B KHẢO SÁT TÍNH CHẤT VÀ CÁC ỨNG DỤNG CỦA POLYMER DẪN I CÁC TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU POLYMER DẪN……….17

1 Tính chất điện……… 17

2 Tính chất quang………18

3 Tính chất cơ – hóa………20

II ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU POLYMER DẪN……… 21

1 Khái quát chung……… 21

2 Siêu tụ điện polymer và điốt……….21

3 Led/oled……….23

4 Pin mặt trời hữu cơ……… 24

5 Sensor………25

6 Bảo vệ ăn mòn kim loại………27

3

C CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO VẬT LIỆU POLYMER DẪN

I CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO……… 29

1 Chế tạo polymer dẫn có cấu trúc dạng khối, dạng màng……… 29

1.1 Phương pháp trùng ngưng hóa học………29

1.2 Phương pháp trùng ngưng điện hóa……… 30

2 Chế tạo polymer dẫn có cấu trúc nano (CPNS)………32

2.1 Tính chất của CPNS (conducting polymer nano structures) ……….33

2.2 Phương pháp soft templates……… 33

2.3 Phương pháp hard templtes………40

2.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới hình thái, cấu trúc của CPNS………43

II KẾT LUẬN……….47

4

A TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU POLYMER DẪN

I GIỚI THIỆU VỀ POLYMER DẪN:

1 Polymer là gì?

Năm 1953 sự kiện giải nobel hóa học đã được trao cho nhà hóa học người Đức Hermann Staudinger cho công trình “những khám phá về lĩnh vực hóa học đại phân tử”, đây được coi là những bước đi đầu tiên trong việc tổng hợp loại vật liệu phổ biến nhất trên thế giới – polymer

Polymer là những mạch đại phân tử gồm hàng nghìn, chục nghìn phân tử đơn vị (gọi là monomer) kết hợp lại giống như những mắt xích Chúng được tổng hợp nhờ phản ứng trùng hợp hoặc trùng ngưng từ các monomer

Hình 1: Tổng hợp polystrene từ strene

2 Polymer dẫn:

Đầu thập niên 80 của thế kỷ trước ý tưởng về polyme dẫn là chủ đề chính thức của nhiều cuộc tranh cãi Tuy nhiên, các sự kiện xảy ra đồng thời vào cuối năm 1970 đã dẫn tới những báo cáo đầu tiên về vật liệu polyme có tính dẫn

Trong suốt hai mươi năm sau đó nhiều nỗ lực để tạo ra polyme dẫn với độ dẫn điện cao và kết quả của những nỗ lực đó đã đưa các nhà khoa học tới polyme dẫn điện đầu tiên trên thế giới là polyacetylen

Các polymer như PE, PVC, polystyrene, nylon có "độ dẫn điện" trong khoảng 10-18 S/cm, có thể xem như là cách điện Khi được doping hóa, tùy điều kiện tổng hợp độ dẫn điện của polymer có thể đạt được trong khoảng 0,1S/cm đến 105S/cm (thông thường chỉ 103 S/cm ), khi đó polymer trở thành dẫn điện

5

Hình 2: Thang so sánh độ dẫn của một số loại vật liệu

Hai đặc điểm đáng chú ý của polymer dẫn điện là:

- Có những nối carbon liên hợp - C = C - C = C -

- Có sự hiện diện của dopant

Ngoài ra trong polymer dẫn người ta còn thấy có những vùng “tinh thể” có sắp xếp trật tự xen lẫn những vùng có cấu trúc vô định hình Các phân tử trùng hợp thường rất dài và được liên kết lại trong tinh thể mạng thoi

Hình 3: Cấu trúc tinh thể của polyethylene và sơ đồ sắp xếp các chuỗi trong

Insulators

6

II CẤU TRÚC VÀ CƠ CHẾ DẪN CỦA VẬT LIỆU POLYMER DẪN

1 Cấu tạo phân tử và các liên kết trong phân tử polymer dẫn:

Điểm khác biệt giữa vật liệu vô cơ và hữu cơ là: các kích thích trong vật liệu

vô cơ là không định xứ và được mô tả tốt nhất bằng vector sóng k, trong khi đó đối với vật liệu hữu cơ, các kích thích thường là định xứ và k không phải là số lượng

tử tốt nhất để mô tả chúng

Để hiểu về polyme dẫn hay bán dẫn hữu cơ, chúng ta phải tìm hiểu liệu bán dẫn hữu cơ có “khe vùng” (tương đương với độ rộng vùng cấm trong bán dẫn vô cơ) tồn tại trong đơn phân tử

Xem xét với carbon:

• Cấu hình điện tử của carbon: 1s2s2p

• Trong carbon, liên kết hoá học tiến triển theo các bước trung gian: hoạt hoá và lai hoá Quá trình lai hoá, carbon hoạt hoá một electron 2s tới vân đạo p trống, chúng ta có 1s2s2p Sau đó, carbon liên kết electron 2s còn

lại với các electron khác:

Với : 3 vân đạo 2p -> các lai hoá sp

2 vân đạo 2p -> các lai hoá sp

1 vân đạo 2p -> lai hoá sp

a Các vân đạo lai  :

Chúng có bốn “nhánh” hứng tới các đỉnh của một tứ diện Góc giữa các nhánh là 109,5 Trong dạng này, carbon có thể hình thành 4 liên kết là các liên

kết σ C-C rất mạnh

Hình 4: Sự hình thành các vân đạo lai hóa sp3 và phân tử metan ()

7

b Các vân đạo lai  :

Chúng có ba “nhánh” nằm trong cùng mặt phẳng, tạo từng cặp với nhau góc

120, và vân đạo p còn lại vuông góc với mặt phẳng Trong dạng này carbon lai

sp cần liên kết với một carbon lai sp khác để hình thành phân tử, chúng liên kết

với nhau bằng hai liên kết σ bền vững và một liên kết π yếu

Hình 5: Sự hình thành các vân đạo lai hóa  và phân tử ethylene ()

c Các vân đạo lai sp:

Chúng có có hai “nhánh” dọc theo một trục (thường là x) tạo với nhau góc

180, và hai vân đạo p còn lại (dọc theo trục y và z) Trong dạng này C có thể liên

kết với hai hydro và với một vân đạo lai sp khác Chúng hình thành một liên kết σ

và hai liên kết π

Hình 6: Sự hình thành các vân đạo lai hóa sp và phân tử acetylene ()

8

d Vòng benzen:

Các vân đạo lai sp có góc 120 tương ứng đối với từng cặp liên kết, từ sáu

liên kết σ của các carbon sp hình thành một hình lục giác đều, mỗi carbon sẽ hình

thành hai liên kết σ và một liên kết π

Hình 7: Cấu trúc vòng benzen

2 Cấu trúc vùng năng lượng:

a Cấu trúc điện tử của các polymer kết hợp:

Các polymer kết hợp là các polymer gồm các chuỗi carbon dài, trong đó các liên kết carbon-carbon đôi và đơn luân phiên nhau Trong cấu trúc này Chỉ có các điện tử hoá trị trong lớp vỏ p và s đóng góp vào các liên kết và cấu trúc vùng Các điện tử s chỉ có thể hình thành nên các liên kết loại σ, còn các điện tử p có thể hình thành cả liên kết loại σ và loại π

Hình 8: Liên kết σ hình thành từ điện tử 2s

Khi A và B có các hàm sóng đối xứng, và các hàm spin phản đối xứng: liên kết là σ-liên kết Nếu chúng có các hàm sóng phản-đối xứng và các hàm spin đối xứng: liên kết là σ-phản liên kết Sự trộn lẫn các orbital-p suy biến dẫn đến các mức năng lượng trong phân tử có thể tách thành hai vùng: π và π*

9

Hình 9: Hai vùng năng lượng π và π* của phân tử benzen

Các mức π chiếm đầy điện tử tương đương với “vùng hoá trị” trong các tinh thể bán dẫn, mức “hoạt động điện” cao nhất gọi là HOMO còn các mức π* không chiếm đầy tương đương với “vùng dẫn” và mức “hoạt động điện” thấp nhất gọi là LUMO Khoảng cách năng lượng giữa mức LUMO và HOMO được xem như là năng lượng vùng cấm của bán dẫn hữu cơ

Hình 10: Độ rộng vùng cấm hình thành từ các mức LUMO và HOMO của polymer

dẫn

Hầu hết các loại polymer dẫn có năng lượng vùng cấm trong khoảng 1,5÷3 eV

10

Bảng 1: Độ rộng vùng cấm của một số polymer dẫn

b Quá trình doping:

Là quá trình đưa thêm một số tạp chất hay tạo ra một số sai hỏng làm thay

đổi đặc tính dẫn điện của các polyme và tạo ra bán dẫn loại n hoặc p tuỳ thuộc vào

loại tạp chất đưa vào

Đây là một quá trình kết hợp theo một phản ứng hóa học đơn giản:

VD: - Khi PA được tiếp xúc với một chất oxh A:

PA + A
PAA (1)

- Khi PA được tiếp xúc với một chất khử D:

PA + D
PAD (2)

=> quá trình doping của PA với các dopant A và D

PA, A , PA, D các thành phần này liên kết với nhau bằng các nối

ion do các điện tích (+) và (-)

Trên thực tế, người ta thường dùng phản ứng (1) để tạo ra polymer dẫn điện

vì phương pháp này dễ thực hiện hơn phản ứng (2)

Năm 1977 MacDiarmid, Heeger và Shirakawa đã cho PA dope với khí iot

để cho polymer PA dẫn điện:

CH 3/2nmI ↔ CH'I'

11

Hình 11: Kết hợp giữa PA và iot, ())- gây ra điện tích dương trên phân tử polymer

PA

Các chất dopant rất đa dạng, nhưng trong bài báo cáo này chúng ta chỉ đề

cập đến chất nhận điện tử là dopant để cho ra anion

Bảng 2: Các loại dopant A nhận điện tử cho ra anion * (A + +→ *)

c Các hạt tải và mức năng lượng trong bán dẫn hữu cơ:

Trong vật lý bán dẫn, quá trình tải điện tích và năng lượng được thực hiện

bởi các hạt tải cơ bản như điện tử, lỗ trống, phonon và các chuẩn hạt như soliton,

polaron, exciton

Để mô tả quá trình tải điện và năng lượng trong chuỗi polymer “kết hợp”,

thông thường sử dụng đến các chuẩn hạt vì cơ chế dẫn của các polymer này dựa

trên cơ sở của các sai hỏng tích điện trong khung sườn kết hợp Các hạt tải dương

hay âm được xem như là các sản phẩm của quá trình oxy hoá hay khử polymer

12

tương ứng và các điện tích di chuyển bằng các bước nhảy giữa các vị trí trên các chuỗi khác nhau

Hình 12: Các loại chuẩn hạt “soliton” khác nhau trong polymer “kết hợp”

Polaron và bipolaron: Xét polymer polypyrrole (PPy)

- PPy được tiếp cận với dopant A, PPy sẽ mất một điện tử π cho A dẫn đến trên mạch phân tử của PPy có một lỗ trống mang điện tích (+) và một điện tử π đơn

lẻ còn lại, A nhận e trở thành A

- Cặp lỗ trống và điện tử π còn lại được gọi là polaron(+ ·), cặp này thường

cách nhau 3 hoặc 4 đơn vị mono, nó làm thay đổi vị trí của các nối π còn lại dẫn đến thay đổi cấu trúc của vòng pyrrole

- Khi dopant có nồng độ cao, polaron cũng gia tăng, hai polaron gần nhau

(+ ·) (+ ·), hai điện tử (· ·) trở thành nối π , còn lại cặp điện tích dương (+ +) được

gọi là bipolaron

- Các bậc năng lượng mới thành hình, tồn tại như hai bậc thang giúp điện

tử dễ dàng di chuyến từ dải hóa trị đến dải dẫn điện, sự dẫn điện xảy ra

- Cặp này trung hoà về điện và chỉ có moment lưỡng cực

- Có hai loại exciton:

• Exciton Wannier-Mott:

+ Liên kết trên nhiều hằng số mạng hay đơn vị monomer, chúng liên kết tương đối yếu do sự chắn tĩnh điện của mạng và của điện tử ở giữa cặp lỗ trống/điện tử

+ Năng lượng liên kết của exciton Wannier-Mott phụ thuộc vào hằng số điện môi của vật liệu:

m∗: khối lượng hiệu dụng của exciton Wannier / Mott

14

• Exciton Frenkel:

+ Định xứ mạnh trong một ô đơn vị của mạng Do đó lực hút giữa cặp

lỗ trống/điện tử không bị che và năng lượng liên kết cao hơn

+ Năng lượng liên kết thực của exciton trong các vật liệu hữu cơ trong

khoảng từ 50 meV tới gần 1eV

Hình 14: Exciton Wannier-Mott và exciton Frenkel

- Quá trình tái hợp của một cặp electron – lỗ trống theo hai cách : tái hợp

bội ba (triplet) và đơn (singlet)

- Sự khác biệt chính giữa hai cách tái hợp này là singlet có thể tái hợp bức

xạ, trong khi đó triplet tái hợp không bức xạ

- Sự khác nhau giữa các trạng thái điện tử singlet và triplet có thể mô tả

bằng các tương tác orbital

Hình 15: Ba trạng thái triplet với moment spin toàn phần S = 1, trong khi đó chỉ

có duy nhất một trạng thái singlet với moment spin toàn phần S = 0

15

3 Cơ chế dẫn điện của polymer dẫn:

Có hai cơ chế dẫn điện chính của polymer dẫn là: cơ chế dẫn điện của Roth

và cơ chế dẫn điện của K.Aoki

Cơ chế của Roth:

- Điện tử chuyển động trong một chuỗi là do các liên kết π linh động chạy dọc theo chuỗi

- Các điện tử này không thể di chuyển trừ khi có ít nhất một ‘lỗ trống’ trong chuỗi, chúng cứ thế di chuyển dọc theo phân tử polymer tạo nên dòng điện

Hình 16: Sự chuyển động của điện tử π (·) và lỗ trống (+)

- Điện tử chuyển động qua lại giữa các chuỗi polymer là do các sợi polyme xoắn lại với nhau, khi đó các obital của chúng có thể lai hoá với nhau nên điện tử

có thể chuyển động từ chuỗi này sang chuỗi khác thông qua obital lai hoá

Hình 17: Cơ chế dẫn điện Roth của

16

Cơ chế lan truyền pha của K.Aoki:

- Theo K.Aoki trong pha của polyme có những chuỗi có khả năng dẫn điện

và những chuỗi không có khả năng dẫn điện chúng tạo ra vùng dẫn và vùng không dẫn

- Khi chuỗi polyme ở trạng thái oxy hoá, khi đó thì nó dư các obital trống

do đó nó có thể nhận hoặc cho điện tử Thông thường nó được phân bố ngẫu nhiên trong màng polyme Dưới tác dụng của điện trường áp vào thì các chuỗi này có xu hướng duỗi ra theo một chiều nhất định Khi điện thế áp vào đủ lớn thì xảy ra hiện tượng lan truyền pha có nghĩa là các pha không dẫn trở nên dẫn điện

Hình 18: Sơ đồ cơ chế lan truyền pha K.AoKi

- Những đoạn polyme ở trạng thái oxy hóa gần với bề mặt điện cực sẽ định

vị lại, trở thành vùng dẫn cục bộ Vùng dẫn này oxy hóa tiếp vùng không dẫn ở ngay phía trên nó, cứ thế vùng dẫn sẽ lan truyền đến mặt ngoài cùng của màng polyme Đây được gọi là sự thẩm điện tích pha

- Các điểm dẫn tập trung chủ yếu trong không gian gần bề mặt điện cực nền, và trở nên loãng dẫn ở vùng xa điện cực nền

- Sự lan truyền vùng dẫn liên quan đến tính dẫn điện tử, sự định hướng ngẫu nhiên các sợi dẫn, và sự xuất phát ngẫu nhiên của mỗi sợi dẫn từ một điểm trên bề mặt điện cực nền

17

B KHẢO SÁT TÍNH CHẤT VÀ CÁC ỨNG DỤNG CỦA POLYMER DẪN

I CÁC TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU POLYMER DẪN

Ở đây: n = vwexp [xy ]z

_` |exp []} x~z

_` a Thông số ΔEo phụ thuộc:

- Bề rộng vùng cấm ΔEg hay năng lượng ion hóa tạp chất ΔEd, ΔEa

- Độ sâu các tâm bắt: ΔEt= Ec – Et (hay Et – Ev)

- Mối liên hệ giữa lg(YZ) và ΔEo: ΔEo = a + b.lg(YZ)

a, b là hệ số đặc trưng cho những nhóm chất khác nhau

Biểu thức độ linh động của bán dẫn hữu cơ thu được từ thực nghiệm có dạng như sau:

rm) = rZ ‚ + ƒ „l ‚ −1 ‚1

Z… √m‡

Với E: là điện trường

Δ: là năng lượng kích hoạt

To và B là các thông số phụ thuộc vào polymer

Khi E nhỏ, μ(E) phụ thuộc vào Δ (Δ khoảng 0.4 – 0.6 eV, không phụ thuộc vào thành phần hóa học và cách tổng hợp) Khi E lớn, μ(E) phụ thuộc vào E theo quy luật hàm mũ ˆ‰Š ‹√Œ) với  = ƒ [_` −_`^a

18

Khi nhiệt độ cao hơn nhiệt độ To nào đó, hệ số β sẽ nhỏ hơn 0 Đối với các polymer dẫn thuộc họ PPV PPV Δ=0.48 eV, = 3,5.10-3 m2/Vs, B=2,9.10-5eV (V/m)-1/2 và To = 600K

Các “điện tử” thông thường nằm ở các orbital phân tử liên kết mức HOMO khi bị kích thích chúng có thể nhảy lên các orbital phân tử phản liên kết ở mức LUMO

Quá trình chuyển mức của các “điện tử” có thể xảy ra theo bốn cách sau:

b Tính chất điện huỳnh quang và quang hình quang

Đa số các bán dẫn hữu cơ, đỉnh phổ quang phát quang thường dịch đi một

đoạn về phía bước sóng dài so với phổ hấp thụ Trong đa số các bán dẫn hữu

cơ, đỉnh phổ quang phát quang thường dịch đi một đoạn so với phổ hấp thụ

Hình 19 Các quá trình chuyển mức

19

Sự dịch phổ này thường được giải thích bằng độ dịch Stokes do dao động của

các phân tử Dưới đây là phổ hấp thụ, quang phát quang và điện phát quang

của PPV:

Các thông số đáng lưu như là:

- Abs: Độ hấp thụ,

- Iel: Cường độ điện phát quang

- Ipl : Cường độ quang phát quang

Dễ thấy phổ điện huỳnh quang và quang phát quang của cùng 1 chất cùng 1 cấu trúc là giống nhau

Hình 20 Phổ hấp thụ, điện huỳnh quang và quang phát quang của PPV

20

Phổ quang phát quang của dung dịch polymer và màng mỏng polymer có

những đặc điểm khác nhau Lấy ví dụ về Phổ quang phát quang và điện phát

quang của màng mỏng TAPC Đường đứt nét là phổ quang phát quang của

dung dịch TAPC trong dung môi dichlorometane Và cấu trúc phân tử của

TAPC

Ưu điểm là nhẹ, dễ dàng gia công, nhưng nhược điểm là chịu nhiệt kém

(lớn hơn 100 °C), bị lão hóa, phân hủy dưới ánh sáng mặt trời

- PA không bền, dễ bị oxy hóa trong không khí và thậm chí tự suy thoái

trong chân không

- PPy, PAn, PT bền hơn và không tự suy thoái như PA, có thể ứng dụng

làm vật liệu bán dẫn

Sự suy thoái hóa học dẫn đến sự suy thoái cơ tính (trở nên giòn) và điện

tính (giảm độ dẫn điện).Dopant cũng có ảnh hưởng trực tiếp đến tính ổn định

của polymer Phụ thuộc nhiều vào điều kiện tổng hợp:

- Điện hóa: độ xốp cao, độ dài phân tử ngắn, độ bền cơ học kém

- Hóa học: ít xốp hơn và được sử dụng phổ biến, tồn tại dạng màng, sợi hay

phân tán hạt

Hình 21 Phổ điện huỳnh quang và quang phát quang của màng mỏngTAPC và dd TAPC

21

II Ứng dụng của Polymer dẫn

1 Khái quát chung

Với các tính chất ưu việt : bền, nhẹ, khả năng dẫn có thể so sánh được với kim loại và tính chất nhạy quang, Polymer đã len lỏi trong tất cả các ứng dụng của đời sống từ đơn giản đến phức tạp tinh vi Chúng góp phẩn cải tiến các thiết bị máy móc để phục vụ tốt hơn cho lợi ích cuộc sống con người ngày nay Dựa vào các tính chất của polymer dẫn người ta phân ra làm các loại ứng dụng:

Tính chất điện Tính chất quang

• Chế tạo vật liệu điện và điện tử

• Chế tạo lớp chuyển tiếp p-n,

diode

• Chế tạo các linh kiện màng mỏng

• Chế tạo nhiệt điện trở

• Chế tạo cảm biến cơ học, cảm

biến tenxơ

• Sử dụng như một pin nhiệt điện,

các bộ làm lạnh nhiệt điện

• hế tạo detector hồng ngoại

• Chế tạo lớp quang dẫn trong camera vô tuyến truyền hình(vidicon)

• Chế tạo tế bào quang điện, pin mặt trời

• Được sử dụng như vật liệu tích cực của laser

2 Siêu tụ điện polymer và điốt

Tụ điện là một linh kiện điện

học dùng để tích diện và phóng

điện khi cần thiết.Cấu tạo một

tụ điện đơn giản như hình bên

Đặc tính của tụ điện được diễn

tả bằng điện dung C = εA/d

Khi mà muốn C lớn thì ta

phải tăng ε, A và giảm d Đây là

một vấn đề khó khăn hiện nay

22

Và bây giờ Polypyrrole đã khắc phục được nhược điểm đó bởi có mật

độ tụ điện là 100 F/g(1g Ppy có điện dung là 100F) cho khả năng thu nhỏ tụ điện với dung lượng vẫn đạt được tối đa có thể - một xu hướng mới cho siêu tụ điện

Cấu tạo của một siêu tụ điện trên cơ sở polymer dẫn gồm: 2 điện cực bằng Al(hoặc Ta) và Ppy; lớp điện môi bằng Al2O3 (hoặc Ta2O5 đối với điện cực Ta) Và với loại tụ kiểu như vậy điện dung có thể đạt được khoảng 820μF ứng với đường kính tụ 8 cm và điện áp đặt vào cỡ 2,5V

Trước PPy người ta thường

dùng MnO2 làm điện cực Ngoài

mật độ tụ điên cao ra Ppy còn có

độ dẫn cao hơn MnO2 từ 10 đến

100 lần Khi có chập điện trong tụ

điện, PPy sẽ tự động dedoping, nhả

dopant để trở thành vật cách điện

Gia tăng được an toàn

Một số ưu điểm nổi bật của loại tụ polymer đó là có điện dung lớn, độ tin cậy cao, trở kháng tương đương ESR/ESL tương đối thấp và hoạt động tuyệt vời ở vùng nhiệt độ thấp

Ta biết rằng thiết bị chỉnh lưu là

loại bán dẫn loại n hoặc p

Mô hình tiếp xúc p-n đơn giản

Khi ta pha tạp Na với Polyacetylen thì thu được bán dẫn loại p: p – Polyacetylen Còn khi pha tạp muối NaAsF5 thì thu được bán dẫ loại n: n – Polyacetylen Và có tiếp xúc p-n thì ta sẽ có một điốt đơn giản Do đó chỉ cần các màng polymer dẫn điện rất mỏng là ta có thể tạo ra một điốt

23

3 LED polyme/OLED

Khi sử dụng một kim loại có công thoát nhỏ làm tiếp xúc với loại polymer loại p thì có thể chế tạo một loại điốt có đặc tuyến V – A tốt Nếu phun điện tích qua lớp tiếp xúc chỉnh lưu vào polymer sẽ xuất hiện tái hợp bức xạ và quá trình huỳnh quang Kết quả là tạo ra LED polymer hay OLED(Organic LED)

π- Cấu tạo OLED bao gồm:

- Tấm nền làm từ nhựa trong, thủy

tinh,…có tác dụng chống đỡ cho

OLED

- Anode(trong suốt): anode sẽ lấy

đi các electron (hay tạo ra các lỗ

trống mang điện dương) khi có

một dòng điện chạy qua thiết bị

- Các lớp hữu cơ được tạo thành

từ các phân tử hữu cơ hay

- Cathode (có thể trong suốt hoặc

không tùy thuộc vào loại OLED)

tạo ra các electron khi có dòng

điện chạy qua thiết bị

Các OLED đều có nguyên lý hoạt động chung là khi cấp một dòng điện cho OLED thì xuất hiện một dòng các electron chạy từ cathode qua các lớp hữu cơ tới anode Tại biên giữa lớp phát quang và lớp dẫn, electron sẽ tái hợp với lỗ trống và phát ra năng lượng dưới dạng photon, và làm cho OLED có khả năng phát sáng

Khi so sánh OLED với LCD và LED thì OLED nổi bật ở khả năng chiếu sáng cao và góc nhìn lớn hơn, tiết kiệm năng lượng, gia công dễ dàng với tấm lớn,