一種測(cè)量有機(jī)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)物理特性的方法及系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種測(cè)量有機(jī)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)物理特性的方法及系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括加熱系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)腔體和測(cè)量?jī)x表，能夠提供E‐7級(jí)高真空環(huán)境。通過(guò)在基底上逐層鍍膜，每次鍍膜后，在E‐7級(jí)高真空環(huán)境下進(jìn)行場(chǎng)發(fā)射實(shí)驗(yàn)，可以測(cè)量不同種類(lèi)的有機(jī)半導(dǎo)體材料形成異質(zhì)結(jié)后的能帶變化，進(jìn)而判斷出該組合是否適合光電器件(如有機(jī)太陽(yáng)能電池、有機(jī)發(fā)光二極管)的制備。此外，這一方法大大節(jié)省了測(cè)量有機(jī)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)能帶彎曲值的成本。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
-種測(cè)量有機(jī)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)物理特性的方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于半導(dǎo)體材料特性測(cè)量領(lǐng)域，設(shè)及一種測(cè)量有機(jī)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)物理特性 的方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 金屬與半導(dǎo)體接觸時(shí)，由于金屬的費(fèi)米能級(jí)和半導(dǎo)體的費(fèi)米能級(jí)不同，存在電子 在金屬和半導(dǎo)體之間的流動(dòng)，最終達(dá)到平衡狀態(tài)。由于半導(dǎo)體中自由電荷密度的限制，運(yùn)些 電荷分布在半導(dǎo)體表面相當(dāng)厚的一層表面層內(nèi)，形成空間電荷區(qū)。空間電荷區(qū)內(nèi)部存在一 定的電場(chǎng)，造成能帶的彎曲。
[0003] 不同的半導(dǎo)體與半導(dǎo)體接觸形成異質(zhì)結(jié)時(shí)，同樣因?yàn)橘M(fèi)米能級(jí)的不同，存在空間 電荷區(qū)，進(jìn)而存在內(nèi)建電場(chǎng)，形成空間電荷區(qū)的能帶彎曲。
[0004] 化wlar和Nor化ein用量子力學(xué)的觀點(diǎn)解釋了場(chǎng)致電子發(fā)射現(xiàn)象，場(chǎng)致發(fā)射的電 流密度與電場(chǎng)強(qiáng)度、逸出功和溫度有關(guān)，電場(chǎng)增強(qiáng)時(shí)，產(chǎn)生兩個(gè)作用：一是勢(shì)壘高度降低，二 是勢(shì)壘寬度減小。場(chǎng)發(fā)射理論對(duì)于金屬和半導(dǎo)體同樣適用。目前，已經(jīng)成熟的電子發(fā)射理 論給出，在考慮表面態(tài)和場(chǎng)滲透因素的情況下，半導(dǎo)體場(chǎng)致發(fā)射電流密度公式為： 陽(yáng)0化]
[0006] 由于大部分的電子束來(lái)自于費(fèi)米能級(jí)附近，所W :
[0007] -Q (W) = -b〇+c〇 (W-Ef)----
[0008] 可W近似取前兩項(xiàng)，其中：
[0009]
[0010] 在T = OK下，則可W化簡(jiǎn)為著名的F - N公式：
[0011]
[0012] 利用W下公式求出A (6,其中A d)為每次鍛膜后空間電荷區(qū)能帶彎曲值，As為 每次鍛膜后F-N曲線(xiàn)斜率的差值。
[0013] 有機(jī)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)是否存在能帶彎曲呢？目前還沒(méi)有比較完備的測(cè)量方法用W 測(cè)量及證明有機(jī)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)能帶彎曲的存在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明的目的在于提供一種測(cè)量有機(jī)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)物理特性的方法及系統(tǒng)，利用 傳統(tǒng)的表面科學(xué)技術(shù)和自主創(chuàng)新的逐層鍛膜方式測(cè)量并證明在某些有機(jī)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)空 間電荷區(qū)存在能帶的彎曲。
[0015] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案：
[0016] 一種測(cè)量有機(jī)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)物理特性的方法，包括W下步驟：
[0017] 1)制備場(chǎng)發(fā)射針尖；
[0018] 2)在場(chǎng)發(fā)射針尖上蒸鍛一層有機(jī)半導(dǎo)體薄膜做為基底，然后在該基底上蒸鍛與基 底材料不同的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜，與基底構(gòu)成有機(jī)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)，其中，基底的蒸鍛厚度大于 場(chǎng)發(fā)射針尖與基底上的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜之間的空間電荷區(qū)長(zhǎng)度；
[0019] 3)在基底上逐層鍛膜，每次鍛膜后，在e -7級(jí)高真空環(huán)境下進(jìn)行場(chǎng)發(fā)射實(shí)驗(yàn)，描繪 F - N曲線(xiàn)，并通過(guò)每次鍛膜后測(cè)量出的F - N曲線(xiàn)斜率變化計(jì)算出能帶的彎曲值。
[0020] 進(jìn)一步地，步驟1)中，所述場(chǎng)發(fā)射針尖包括在高場(chǎng)發(fā)射電壓（1000V W下）下穩(wěn)定 的金屬材料（因?yàn)橛须姾腑h(huán)節(jié)所W選金屬材料），優(yōu)選鶴針尖，所述鶴針尖通過(guò)電化學(xué)腐蝕 方法制備。
[0021] 進(jìn)一步地，步驟2)中，所述基底及基底上蒸鍛的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的材料選自 CuPC、C60、ZnPc、PTCBI等有機(jī)小分子物質(zhì)。 W22] 進(jìn)一步地，所述有機(jī)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)包括化PC(基底VPTCBI (蒸鍛材料）、 PTCBI (基底）/化PC (蒸鍛材料）、C60 (基底）/化PC (蒸鍛材料）、化PC (基底）/C60 (蒸鍛 材料）。優(yōu)選化PC (基底）/PTCBI (蒸鍛材料）、PTCBI (基底）/化PC (蒸鍛材料）。 陽(yáng)02引進(jìn)一步地，基底的厚度最好在IOnm W上，運(yùn)樣可W避免來(lái)自場(chǎng)發(fā)射針尖的影響。 對(duì)于化PC(基底VPTCBI (蒸鍛材料）而言，化PC基底的厚度為10皿時(shí)，10皿大于鶴與 PTCBI運(yùn)兩種材料的空間電荷區(qū)長(zhǎng)度，從而避免鶴金屬與PTCBI接觸，進(jìn)而避免影響PTCBI 逸出功的測(cè)量。
[0024] 進(jìn)一步地，蒸鍛厚度和次數(shù)受膜厚儀的精度W及有機(jī)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)空間電荷區(qū) 的寬度的影響，因此每層厚度為1 - 4nm之間的整數(shù)，蒸鍛次數(shù)至少S次，優(yōu)選為有機(jī)半導(dǎo) 體異質(zhì)結(jié)的空間電荷區(qū)厚度范圍內(nèi)允許的最大值（蒸鍛次數(shù)越多越好），如果每次鍛膜后 測(cè)得的斜率數(shù)據(jù)是規(guī)律性地遞增遞減，運(yùn)樣可W使數(shù)據(jù)更具說(shuō)服力。對(duì)于化PC(基底）/ PTCBI (蒸鍛材料）而言，PTCBI有機(jī)半導(dǎo)體薄膜每層的厚度為2nm，鍛四次。
[0025] 進(jìn)一步地，步驟3)場(chǎng)發(fā)射實(shí)驗(yàn)中所加場(chǎng)發(fā)射電壓不能太大（低于1000V)，電壓過(guò) 大導(dǎo)致場(chǎng)發(fā)射電流過(guò)大，可能損壞針尖。
[00%] -種測(cè)量有機(jī)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)物理特性的系統(tǒng)，包括：加熱系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)腔 體和測(cè)量?jī)x表，其中：
[0027] 所述加熱系統(tǒng)用于將整個(gè)真空系統(tǒng)密封并對(duì)其進(jìn)行加熱，利用加熱去除真空系統(tǒng) 內(nèi)器壁上參與的氣體分子，從而在冷卻后達(dá)到更高的真空級(jí)別；
[0028] 所述真空系統(tǒng)又包括機(jī)械累、分子累和離子累，所述機(jī)械累用于粗抽真空，將真空 度降到5Pa W下，所述分子累用于細(xì)抽真空，使真空度達(dá)到e -4級(jí)別；所述離子累用于細(xì)抽 真空至e-7級(jí)別的高真空；
[0029] 所述測(cè)量?jī)x表用于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中數(shù)據(jù)的測(cè)量與記錄，便于對(duì)實(shí)驗(yàn)各個(gè)環(huán)節(jié)的有效控 制；
[0030] 所述實(shí)驗(yàn)腔體用于進(jìn)行場(chǎng)發(fā)射實(shí)驗(yàn)。
[0031] 進(jìn)一步地，所述加熱系統(tǒng)包括多個(gè)加熱裝置，所述加熱裝置安裝于真空系統(tǒng)的底 座和四周。
[0032] 進(jìn)一步地，所述加熱系統(tǒng)的加熱溫度控制在200度W內(nèi)，W免溫度過(guò)高對(duì)儀器造 成損壞。
[0033] 進(jìn)一步地，所述測(cè)量?jī)x表包括蒸發(fā)電源、真空儀、溫控儀、電流表和膜厚儀，所述蒸 發(fā)電源用于在場(chǎng)發(fā)射針尖上蒸鍛半導(dǎo)體薄膜；所述真空儀用于測(cè)量實(shí)驗(yàn)腔體的真空度；所 述溫控儀用來(lái)測(cè)量實(shí)驗(yàn)腔體的外部溫度；所述電流表用于測(cè)量場(chǎng)發(fā)射實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的電流 值；所述膜厚儀用于測(cè)量蒸鍛的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的厚度。
[0034] 進(jìn)一步地，所述實(shí)驗(yàn)腔體包括：電流導(dǎo)出接線(xiàn)柱、陰極、近陽(yáng)極、晶振片和樣品舟， 所述電流導(dǎo)出接線(xiàn)柱與電流表相連；所述陰極用于為場(chǎng)發(fā)射針尖加負(fù)高壓；所述近陽(yáng)極用 于收集場(chǎng)發(fā)射電流；所述晶振片用于控制在場(chǎng)發(fā)射針尖上蒸鍛的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的厚度； 所述樣品舟用于存放有機(jī)蒸鍛材料。
[0035] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0036] 利用本發(fā)明提供的測(cè)量有機(jī)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)物理特性的方法及系統(tǒng)，可W測(cè)量不同 種類(lèi)的有機(jī)半導(dǎo)體材料形成異質(zhì)結(jié)后的能帶變化，進(jìn)而判斷出該組合是否適合光電器件 (如有機(jī)太陽(yáng)能電池、有機(jī)發(fā)光二極管）的制備。此外，運(yùn)一方法大大節(jié)省了測(cè)量有機(jī)半導(dǎo) 體異質(zhì)結(jié)能帶彎曲值的成本。
【附圖說(shuō)明】
[0037] 圖1 :本發(fā)明測(cè)量有機(jī)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)物理特性的系統(tǒng)示意圖。
[003引 1-加熱系統(tǒng)；2 -實(shí)驗(yàn)腔體；3 -測(cè)量?jī)x表；4 -真至系統(tǒng)；301，302-真至儀； 303-機(jī)械累；304-溫控儀；305-電流表；306-分子累；307-蒸發(fā)電源；308-膜厚儀； 401-機(jī)械累；402-分子累；403-罔子累；5-閥口。
[0039] 圖2 :本發(fā)明系統(tǒng)中實(shí)驗(yàn)腔體的示意圖，其中： W40] 201-電流導(dǎo)出接線(xiàn)柱；202-陰極；203-近陽(yáng)極；204-晶振片；205-樣品舟。 陽(yáng)OW 圖3:鶴針尖形狀。
[0042] 圖4 :鍛膜后的針尖電鏡掃描圖。
[00創(chuàng)圖5 :根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)做出的PTCBI場(chǎng)發(fā)射的F - N曲線(xiàn)。 W44] 圖6 :根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)做出的化化場(chǎng)發(fā)射的F - N曲線(xiàn)。
[0045] 圖7 :根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的理論值做出的能帶彎曲圖。
[0046] 圖8 :根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的理論值做出的能帶彎曲圖。
[0047] 圖9 :利用本實(shí)驗(yàn)方案測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做出的能帶彎曲圖。
【具體實(shí)施方式】
[0048] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。 W例一、實(shí)驗(yàn)儀器：
[0050] 自主研發(fā)的真空腔體、光學(xué)顯微鏡、YJ32 -1型晶體管直流穩(wěn)壓器、P103 -3型點(diǎn)焊 機(jī)、機(jī)械累、分子累、LD - 400B瓣射離子累
[0051] 實(shí)驗(yàn)儀器系統(tǒng)的線(xiàn)路連接見(jiàn)圖1，主要分為加熱系統(tǒng)1、真空系統(tǒng)4、實(shí)驗(yàn)腔體2和 測(cè)量?jī)x表3四個(gè)部分。
[0052] 1、加熱系統(tǒng)1
[0053] 實(shí)現(xiàn)目的：利用加熱去除真空腔室內(nèi)器壁上參與的氣體分子，從而在冷卻后達(dá)到 更高的真空級(jí)別。
[0054] 實(shí)現(xiàn)方法：在真空腔體的底座和四周安裝多個(gè)加熱裝置，加熱裝置將整個(gè)腔體密 封，實(shí)現(xiàn)加熱的效果。加熱溫度控制在200度W內(nèi)，W免溫度過(guò)高對(duì)儀器造成損壞。 陽(yáng)化5] 2、真空系統(tǒng)4
[0056] 實(shí)現(xiàn)目的：提升腔體的真空度，為實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造真空環(huán)境。
[0057] 實(shí)現(xiàn)方法：抽真空的儀器為機(jī)械累401、分子累402和離子累403。首先利用機(jī)械 累401粗抽真空，當(dāng)真空度降到5化時(shí)，打開(kāi)分子累402,進(jìn)一步抽真空，分子累可使真空度 達(dá)到e -4級(jí)別，仍然不能達(dá)到真空度的要求，打開(kāi)離子累403,進(jìn)一步抽真空至e -7級(jí)別的 高真空，然后才能進(jìn)行場(chǎng)發(fā)射實(shí)驗(yàn)。 陽(yáng)05引 3、測(cè)量?jī)x表3
[0059] 用于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中數(shù)據(jù)的測(cè)量與記錄，便于對(duì)實(shí)驗(yàn)各個(gè)環(huán)節(jié)的有效控制。 W60] 主要包括：真空儀301和302、機(jī)械累303、溫控儀304、電流表305、分子累306、蒸 發(fā)電源307, W及膜厚儀308。
[0061] 4、實(shí)驗(yàn)腔體2
[0062] 示意圖見(jiàn)圖2,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中腔體是完全密閉的，密閉的效果通過(guò)測(cè)量?jī)x表3的真空 儀301和302的示數(shù)來(lái)判斷，溫控儀304沒(méi)有直接與腔體內(nèi)部相連通，而是測(cè)量的腔體外部 溫度，腔體內(nèi)各部分儀器的控制通過(guò)磁力機(jī)械手臂實(shí)現(xiàn)。樣品舟205中盛有有機(jī)蒸鍛材料 與測(cè)量?jī)x表3中蒸發(fā)電源307相連，近陽(yáng)極203打開(kāi)時(shí)可W對(duì)針尖進(jìn)行有機(jī)材料的蒸鍛，近 陽(yáng)極203關(guān)閉時(shí)，在陰極加上負(fù)高壓，可W進(jìn)行場(chǎng)發(fā)射實(shí)驗(yàn)。薄膜的厚度是通過(guò)晶振片204 控制的，晶振片204與測(cè)量?jī)x表3中的膜厚儀308相連。實(shí)驗(yàn)中電流經(jīng)過(guò)電流導(dǎo)出接線(xiàn)柱 201流入電流表305,進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄。
[0063] 二、實(shí)驗(yàn)材料；
[0064] 化化、PTCBI、鶴絲針尖、化OH溶液 W65] S、實(shí)驗(yàn)過(guò)程：
[0066] 第一步：鶴針尖的制備（電化學(xué)腐蝕）
[0067] 按化OH和蒸饋水質(zhì)量比為9:40的比例配置化OH溶液，用電化學(xué)腐蝕的方式制備 鶴針尖，用光學(xué)顯微鏡選取外形符合要求的針尖并用去離子水清洗。 W側(cè)鶴絲要求：直徑0. 2mm，導(dǎo)電性良好。 W例 U型鐵絲：導(dǎo)電性良好。
[0070] 針尖形狀：見(jiàn)附圖3。
[0071] 第二步：IOE - 7級(jí)高真空環(huán)境的獲得
[0072] 1、打開(kāi)真空系統(tǒng)4的閥口 5 (圖1所示），開(kāi)啟機(jī)械累401粗抽真空，機(jī)械累401在 整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中一直開(kāi)啟；
[0073] 2、真空度達(dá)到5Pa W下，開(kāi)啟分子累402細(xì)抽真空；
[0074] 3、如果真空度達(dá)到4相-4Pa W下，證明真空腔體密封性良好，開(kāi)啟加熱系統(tǒng)1 一 晝夜，W去除腔壁上殘留的氣體分子；否則再次進(jìn)行步驟2,改進(jìn)系統(tǒng)密閉性。
[007引 4、冷卻至室溫后，開(kāi)啟離子累403，成功開(kāi)啟后，先關(guān)閉閥口 5 (圖1所示），然后關(guān) 掉分子累402,進(jìn)一步細(xì)抽真空至E - 7量級(jí)，方可進(jìn)行場(chǎng)發(fā)射實(shí)驗(yàn)。
[0076] 第=步：場(chǎng)發(fā)射實(shí)驗(yàn)
[0077] 首先，在鶴針尖上蒸鍛一層厚度為IOnm的化化薄膜做為基底，蒸鍛厚度為lOnm。 打開(kāi)近陽(yáng)極203,借助磁力機(jī)械臂調(diào)整樣品舟205到合適的位置（方位與針尖相對(duì)，距離不 要太近），打開(kāi)蒸發(fā)電源307完成有機(jī)材料的蒸鍛。
[0078] 然后，W同樣的方式在化化薄膜基底上逐層鍛PTCBI有機(jī)半導(dǎo)體薄膜，每層的厚 度為3 - 4nm( W鍛膜儀顯示的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)），鍛S次，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。 陽(yáng)0巧]同樣地，W 10皿的PTCBI薄膜做為基底，在PTCBI薄膜基底上逐層鍛化化有機(jī)半 導(dǎo)體薄膜，每層的厚度為1 - 2nm( W鍛膜儀顯示的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)），鍛S次，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。
[0080] 每次鍛膜，進(jìn)行一次數(shù)據(jù)測(cè)量，具體過(guò)程為關(guān)閉近陽(yáng)極203,在陰極202上加一個(gè) 足夠大的電壓（電壓值大概在500V左右，由于不同實(shí)驗(yàn)針尖的形狀不同，電壓取值也會(huì)有 變化），使得電流的測(cè)量范圍處在電流表305的最佳量程范圍內(nèi)，然后W步值IOV逐漸減小 陰極202所加電壓，利用電流導(dǎo)出接線(xiàn)柱201導(dǎo)出電流到電流表305記錄不同電壓下電流 的大小。最后根據(jù)所記錄的電壓-電流值，描繪F-N曲線(xiàn)。逐層鍛膜后，通過(guò)每次鍛膜后 測(cè)量出的曲線(xiàn)斜率變化值計(jì)算出能帶的彎曲量。
[0081] 第四步：1 - V數(shù)據(jù)的記錄及F - N特性曲線(xiàn)的描繪
[0082] 實(shí)驗(yàn)中通過(guò)改變加在陰極場(chǎng)發(fā)射針尖上的電壓，記錄下鶴針尖X證c、PTCBI的I - V特性曲線(xiàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)處理后作出F - N特性曲線(xiàn)。
[0083] 表1.化化基底上逐層蒸鍛PTCBI后PTCBI的能帶彎曲值得測(cè)量數(shù)據(jù)。
[0084]
陽(yáng)0化]表2. PTCBI基底上逐層蒸鍛化化后化化的能帶彎曲值得測(cè)量數(shù)據(jù)。
[0086]

[0087] W上兩個(gè)表格數(shù)據(jù)為能帶彎曲值的測(cè)量數(shù)據(jù)。取空間電荷區(qū)邊緣的能帶彎曲值為 Oev,表中每次鍛膜后斜率測(cè)量值的差值，借助公式可W求得逐層鍛膜后PTCBI和化PC的能 帶彎曲值，從而畫(huà)出能帶彎曲曲線(xiàn)。
[008引所有F -N曲線(xiàn)近似是一條直線(xiàn)，如圖5、6所示，證明是場(chǎng)致發(fā)射；針尖環(huán)掃圖所標(biāo) 薄膜厚度與實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)吻合且針尖表面薄膜蒸鍛質(zhì)量較好，如圖4所示；實(shí)驗(yàn)?zāi)軒澢?測(cè)量數(shù)據(jù)與理論值相符合，如圖7 -9所示，在圖7、圖8中，化PC/PTCBI界面處LUMO彎曲量 分別為0. 95ev、0. 5ev，將PTCBI禁帶寬度選取的值不同運(yùn)一因素考慮在內(nèi)，修正后的LUMO 彎曲量分別為0. 95ev、0. 9ev，而實(shí)驗(yàn)中LUMO的彎曲值為0. 943ev，與理論值相符合。
[0089] 實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明：利用逐層鍛膜測(cè)量有機(jī)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)空間電荷區(qū)能帶的彎曲情況 的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案所得到的PTCBIA：證C異質(zhì)結(jié)能帶彎曲圖，可W證明有機(jī)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)的 確存在能帶的彎曲。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種測(cè)量有機(jī)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)物理特性的方法，包括以下步驟： 1) 制備場(chǎng)發(fā)射針尖； 2) 在場(chǎng)發(fā)射針尖上蒸鍍一層有機(jī)半導(dǎo)體薄膜做為基底，然后在該基底上蒸鍍與基底材 料不同的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜，與基底構(gòu)成有機(jī)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)，其中，基底的蒸鍍厚度大于場(chǎng)發(fā) 射針尖與基底上的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜之間的空間電荷區(qū)長(zhǎng)度； 3) 在基底上逐層鍍膜，每次鍍膜后，在e - 7級(jí)高真空環(huán)境下進(jìn)行場(chǎng)發(fā)射實(shí)驗(yàn)，描繪F -N曲線(xiàn)，并通過(guò)每次鍍膜后測(cè)量出的F - N曲線(xiàn)斜率變化計(jì)算出能帶的彎曲值。2. 如權(quán)利要求1所述的測(cè)量有機(jī)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)物理特性的方法，其特征在于，步驟1) 中，所述場(chǎng)發(fā)射針尖為在1000V以下的場(chǎng)發(fā)射電壓條件下穩(wěn)定的金屬材料。3. 如權(quán)利要求1所述的測(cè)量有機(jī)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)物理特性的方法，其特征在于，步驟2) 中，所述基底及基底上蒸鍍的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的材料包括CuPC、C60、ZnPc或PTCBI。4. 如權(quán)利要求3所述的測(cè)量有機(jī)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)物理特性的方法，其特征在于，所述有 機(jī)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)包括CuPC基底/PTCBI蒸鍍材料、PTCBI基底/CuPC蒸鍍材料、C60基底/ CuPC蒸鍍材料、CuPC基底/C60蒸鍍材料。5. 如權(quán)利要求1所述的測(cè)量有機(jī)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)物理特性的方法，其特征在于，所述基 底的厚度在l〇nm以上，基底上蒸鍍的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜每層的厚度為1 -4nm之間的整數(shù)，蒸 鍍至少三次。6. 如權(quán)利要求1所述的測(cè)量有機(jī)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)物理特性的方法，其特征在于，步驟3) 場(chǎng)發(fā)射實(shí)驗(yàn)中所加場(chǎng)發(fā)射電壓低于1000V。7. -種測(cè)量有機(jī)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)物理特性的系統(tǒng)，包括：加熱系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)腔體 和測(cè)量?jī)x表，其中： 所述加熱系統(tǒng)用于將整個(gè)真空系統(tǒng)密封并對(duì)其進(jìn)行加熱； 所述真空系統(tǒng)又包括機(jī)械栗、分子栗和離子栗，所述機(jī)械栗用于粗抽真空，將真空度降 到5Pa以下，所述分子栗用于細(xì)抽真空，使真空度達(dá)到e -4級(jí)別；所述離子栗用于細(xì)抽真空 至e - 7級(jí)別的尚真空； 所述測(cè)量?jī)x表用于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中數(shù)據(jù)的測(cè)量與記錄； 所述實(shí)驗(yàn)腔體用于進(jìn)行場(chǎng)發(fā)射實(shí)驗(yàn)。8. 如權(quán)利要求7所述的測(cè)量有機(jī)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)物理特性的系統(tǒng)，其特征在于，所述加 熱系統(tǒng)包括多個(gè)加熱裝置，所述加熱裝置安裝于真空系統(tǒng)的底座和四周。9. 如權(quán)利要求7所述的測(cè)量有機(jī)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)物理特性的系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè) 量?jī)x表包括蒸發(fā)電源、真空儀、溫控儀、電流表和膜厚儀，所述蒸發(fā)電源用于在場(chǎng)發(fā)射針尖 上蒸鍍有機(jī)半導(dǎo)體薄膜；所述真空儀用于測(cè)量實(shí)驗(yàn)腔體的真空度；所述溫控儀用來(lái)測(cè)量實(shí) 驗(yàn)腔體的外部溫度；所述電流表用于測(cè)量場(chǎng)發(fā)射實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的電流值；所述膜厚儀用于測(cè) 量蒸鍍的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的厚度。10. 如權(quán)利要求9所述的測(cè)量有機(jī)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)物理特性的系統(tǒng)，其特征在于，所述實(shí) 驗(yàn)腔體包括：電流導(dǎo)出接線(xiàn)柱、陰極、近陽(yáng)極、晶振片和樣品舟，所述電流導(dǎo)出接線(xiàn)柱與電流 表相連；所述陰極用于為場(chǎng)發(fā)射針尖加負(fù)高壓；所述近陽(yáng)極用于收集場(chǎng)發(fā)射電流；所述晶 振片用于控制在場(chǎng)發(fā)射針尖上蒸鍍的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的厚度；所述樣品舟用于存放有機(jī)蒸 鍍材料。
【文檔編號(hào)】G01B7/16GK105987662SQ201510053863
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年2月2日
【發(fā)明人】邢英杰, 李帥
【申請(qǐng)人】北京大學(xué)