Донор-акцепторна взаємодія в плівках гетероструктур і композитів тетрацена із тетраціанхінодиметаном
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe63.01.0070Ключові слова:
донор-акцепторна взаємодiя, плiвки, гетероструктури, композити, тетрацен, тетрацiанохiнодиметан, спектр поглинання, фотовольтаїчний вiдгук, фото-ерсАнотація
Дослiджено структуру, спектри поглинання i фотовольтаїчний вiдгук тонких плiвок тетрацену(Тс), тетрацiанхiнодиметану (TCNQ), гетероструктур (ГС) Тс/TCNQ i композитiв Тс+TCNQ. ГС i композити одержано послiдовним i одночасним вакуумним термiчним напорошенням компонент вiдповiдно. Фотовольтаїчний вiдгук вимiряно конденсаторним методом. Вперше встановлено, що найбiльшi змiни ΔD1 в спектрах поглинання ГС i композитiв порiвняно iз таким для суми поглинання компонент спостережено в областях димерних смуг TCNQ 2,214 еВ (ΔD1 < 0) i всiх смуг Тс (ΔD1 > 0). Цi змiни свiдчать про утворення на межi розподiлу ГС i в об’ємi композитiв СТ-комплексiв (charge transfer complexes) мiж молекулами Тс (донор) i TCNQ (акцептор електронiв), що пiдтверджується також появою смуг Тс+ i TCNQ− в спектрах фотовiдгуку ГС i композитiв. Цей результ є важливим для бiльш глибокого розумiння принципiв роботи потенцiйно можливих рiзних пристроїв на основi цих ГС i композитiв (сонячних елементiв, польових транзисторiв i свiтлодiодiв).
Посилання
<li>N. Geacintov, M. Pope, H. Kallman. Photogeneration of charge carriers in tetracene. J. Chem. Phys. 45, 2639 (1966).
<a href="https://doi.org/10.1063/1.1727984">https://doi.org/10.1063/1.1727984</a>
</li>
<li>P.J. Reucroft, P.L. Kronick, E.E. Hillman. Photovoltaic effects in tetracene crystals. Mol. Cryst. Liq. Cryst. 6, 247 (1969).
<a href="https://doi.org/10.1080/15421406908082962">https://doi.org/10.1080/15421406908082962</a>
</li>
<li>M. Campione, D. Braga, L. Raimondo, M. Moret, A. Sassella, S. Binetti, M. Acciarri. The photovoltaic response of intrinsic organic semiconductor single crystals. Open Appl. Phys. J. 3, 17 (2010).
<a href="https://doi.org/10.2174/1874183501003010017">https://doi.org/10.2174/1874183501003010017</a>
</li>
<li>M.P. Gorishnyi, A.B. Verbitsky. Structural, optical, and photovoltaic properties of tetracene thin films. Ukr. J. Phys. 6, 50 (2016).
<a href="https://doi.org/10.15407/ujpe61.01.0050">https://doi.org/10.15407/ujpe61.01.0050</a>
</li>
<li>C.-W. Chu, Y. Shao, V. Shrotriua, Y. Yang. Efficient photovoltaic energy conversion in tetracene-C60 based heterojunctions. Appl. Phys. Lett. 86, 243506 (2005).
<a href="https://doi.org/10.1063/1.1946184">https://doi.org/10.1063/1.1946184</a>
</li>
<li>Y. Shao, S. Sista, C.-W. Chu, D. Sievers, Y. Yang. Enhancement of tetracene photovoltaic devices with heat treatment. Appl. Phys. Lett. 90, 103501 (2007).
<a href="https://doi.org/10.1063/1.2709505">https://doi.org/10.1063/1.2709505</a>
</li>
<li>R.J. Tseng, R. Chan, V.C. Tung, Y. Yang. Anisotropy in organic single-crystal photovoltaic characteristics. Adv. Mater. 20, 435 (2008).
<a href="https://doi.org/10.1002/adma.200701374">https://doi.org/10.1002/adma.200701374</a>
</li>
<li>J.-M. Choi, J. Lee, D.K. Hwang, J.H. Kim, S. Im, E. Kim. Comparative study of the photoresponse from tetracenebased and pentacene-based thin-film transistors. J. Appl. Phys. Lett. 88, 043508 (2006).
<a href="https://doi.org/10.1063/1.2168493">https://doi.org/10.1063/1.2168493</a>
</li>
<li>Y. Xia, V. Kalinari, C.D. Frisibie, N.K. Oh, J.A. Rogers. Tetracene air-gap single-crystal field-effect transistors. J. Appl. Phys. Lett. 90, 162106 (2007).
<a href="https://doi.org/10.1063/1.2724895">https://doi.org/10.1063/1.2724895</a>
</li>
<li> R. Sarma, D. Saikia. Study of tetracene thin film transistors using La2O3 as gate insulator. Indian J. Pure Appl. Phys. 47, 876 (2009).
</li>
<li> M.M. Islam. Self-assemble monolayer dependent field effect transistors performance based on tetracene single-crystal. J. Bangladesh Chem. Soc. 25 (2), 194 (2012).
</li>
<li> A. Hepp, H. Heil, W. Weise, M. Ahles, R. Schmechel, H. von Seggern. Light-emitting field-effect transistor based on a tetracene thin film. Phys. Rev. Lett. 91, 157406 (2003).
<a href="https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.91.157406">https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.91.157406</a>
</li>
<li> J. Renynaert, D. Cheyns, D. Janssen, R. M?uller, V.I. Arkhipov, J. Genoe, G. Borghs, P. Heremans. Ambipolar injection in a submicron-channel light-emitting tetracene transistor with distinct source and drain contacts. J. Appl. Phys. 97, 114501 (2005).
<a href="https://doi.org/10.1063/1.1913793">https://doi.org/10.1063/1.1913793</a>
</li>
<li> Y. Ohshima, H. Satou, N. Hirako, H. Kohn, T. Manaka, M. Iwamoto. Direct observation of carrier behavior leading to electroluminescence in tetracene field-effect transistor. Jpn. J. Appl. Phys. 50, 04Dk14 (2011).
<a href="https://doi.org/10.1143/JJAP.50.04DK14">https://doi.org/10.1143/JJAP.50.04DK14</a>
</li>
<li> D.S. Acker, R.J. Harder, W.R. Hertler, W. Mahler, L.R. Melbv, R.E. Benson, W.E. Mochel. 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane and its electrically conducting anionradical derivatives. J. Am. Chem. Soc. 82, 6408 (1960).
<a href="https://doi.org/10.1021/ja01509a052">https://doi.org/10.1021/ja01509a052</a>
</li>
<li> J. Ferraris, D.O. Cowan, V. Walatka, J.H. Perlstein. Electron transfer in a new highly conducting donor-acceptor complex. J. Am. Chem. Soc. 95, 948 (1973).
<a href="https://doi.org/10.1021/ja00784a066">https://doi.org/10.1021/ja00784a066</a>
</li>
<li> H.T. Jonkman, J. Kommandeur. The UV spectra and their calculation of TCNQ and its mono- and di-valent anion. Chem. Phys. Lett. 15 (4), 496 (1972).
<a href="https://doi.org/10.1016/0009-2614(72)80357-9">https://doi.org/10.1016/0009-2614(72)80357-9</a>
</li>
<li> M.P. Gorishnyi. Electron energy structure of the tetracyano-quinodimethane molecule in the neutral and anionradical states. Ukr. J. Phys. 49, 1158 (2004).
</li>
<li> K. Kojima, A. Maeda, M. Ieda. Electrical properties of TCNQ evaporated thin films. In Proceedings of the 3rd International Conference on Properties and Applications of Dielectric Materials, Tokyo, 8-12 July 1991, Vol. 1, p, 185 (1991).
<a href="https://doi.org/10.1109/ICPADM.1991.172039">https://doi.org/10.1109/ICPADM.1991.172039</a>
</li>
<li> T. Oyamada, H. Tanaka, K. Matsushide, H. Sasabe, Ch. Adachi. Switching effect in Cu : TCNQ charge transfercomplex thin films by vacuum codeposition. Appl. Phys. Lett. 83, 1252 (2003).
<a href="https://doi.org/10.1063/1.1600848">https://doi.org/10.1063/1.1600848</a>
</li>
<li> X.-L. Mo, G.-R. Chen, Q.-J. Cai, Zh.-Y. Fan, H.-H. Xu, Y. Yao, J. Yang, H.-H. Gu, Zh.-Y. Hua. Preparation and electrical/optical bistable property of potassium tetracyanoquinodimethane thin films. Thin Solid Films 436, 259 (2003).
<a href="https://doi.org/10.1016/S0040-6090(03)00593-5">https://doi.org/10.1016/S0040-6090(03)00593-5</a>
</li>
<li> Z. Fan, X. Mo, C. Lou, Y. Yao, D. Wang, G. Chen, J.G. Lu. Structures and electrical properties of Ag-tetracyanoquinodimethane organometallic nanowires. IEEE Trans. Nanotechnol. 4 (2), 238 (2005).
<a href="https://doi.org/10.1109/TNANO.2004.837852">https://doi.org/10.1109/TNANO.2004.837852</a>
</li>
<li> K. Xiao, I.N. Ivanov, A.A. Puretzky, Z. Liu, D.B. Geohegan. Directed integration of tetracyanoquinodimethane-Cu organic nanowires into prefabricated device architectures. Adv. Mater. 18, 2184 (2006).
<a href="https://doi.org/10.1002/adma.200600621">https://doi.org/10.1002/adma.200600621</a>
</li>
<li> M.P. Gorishnyi, O.V. Kovalchuk, T.N. Kovalchyk, A.B. Verbitsky, V.E. Vovk. Optical and photoelectric properties of heterostructures of fullerene C60 with phthalocyanines and tetracyanoquinodimethane (TCNQ). Mol. Cryst. Liq. Cryst. 535, 49 (2011).
<a href="https://doi.org/10.1080/15421406.2011.537899">https://doi.org/10.1080/15421406.2011.537899</a>
</li>
<li> H. Gao, Z. Xue, Q. Wu. Chin. Electrical phenomena of C-tetracyanoquinodimethane thin films. Chin. Phys. Lett. 11, 766 (1994).
<a href="https://doi.org/10.1088/0256-307X/11/12/014">https://doi.org/10.1088/0256-307X/11/12/014</a>
</li>
<li> T. Sumimoto, M. Tisuka, S. Kunivoshi, K. Kudo, K. Tanaka, Y.H. Yu. In-situ field effect measurements of copper phthalocyanine films doped with acceptor molecule. J. Korean Phys. Soc. 31, 522 (1997).
</li>
<li> R. Ishikawa, M. Baudo, Y. Morimoto, A. Sandhu. Doping graphene films via chemically mediated charge transfer. Nanoscale Res. Lett. 6, 111 (2011).
<a href="https://doi.org/10.1186/1556-276X-6-111">https://doi.org/10.1186/1556-276X-6-111</a>
</li>
<li> A.J.C. Buurma, O.D. Jurchescu, I. Shokaryev, J. Baas, A. Meetsma, G.A. de Wijs, R.A. de Groot, T.T.M. Palstra. Crystal growth, structure, and electronic band structure of tetracene–TCNQ. J. Chem. Phys. C 111 (8), 3486 (2007).
<a href="https://doi.org/10.1021/jp065944a">https://doi.org/10.1021/jp065944a</a>
</li>
<li> I. Shokaryev, A.J.C. Buurma, O.D. Jurchescu, M.A. Uijttewaal, G.A. de Wijs, T.T.M. Palstra, R.A. de Groot. Electronic band structure of tetracene–TCNQ and perylene–TCNQ compounds. J. Chem. Phys. A 112, 2497 (2008).
<a href="https://doi.org/10.1021/jp0753777">https://doi.org/10.1021/jp0753777</a>
</li>
<li> P. Hu, H. Li, Y. Li, Ch. Kloc. Single-crystal growth, structures, charge transfer and transport properties of anthracene-F4TCNQ and tetracene-F4TCNQ chargetransfer compounds. Cryst. Eng. Commun. 19, 618 (2017).
<a href="https://doi.org/10.1039/C6CE02116F">https://doi.org/10.1039/C6CE02116F</a>
</li>
<li> M. Sakai, M. Iizuka, M. Nakamura, K. Kudo. Fabrication and electrical characterization of tetrathiafulvalenetetracyanoquinodimethane molecular wires. Jpn. J. Appl. Phys. 42, N 4B, 2488 (2003).
<a href="https://doi.org/10.1143/JJAP.42.2488">https://doi.org/10.1143/JJAP.42.2488</a>
</li>
<li> E.A. Silinsh, M.V. Kurik, V. Capek, Electronic Processes in Organic Molecular Crystals. Localization and Polarization Phenomena (Zinatne, 1988) (in Russian).
</li>
<li> R.H. Boyd, W.D. Philips. Solution dimerization of the tetracyanoquinodimethane ion radical. J. Chem. Phys. 43, 2927 (1965).
<a href="https://doi.org/10.1063/1.1697251">https://doi.org/10.1063/1.1697251</a>
</li>
<li> M.P. Gorishnyi. Electron structure of tetrathiatetracene and photo-electric properties of heterostructures on its basis. Ph.D. thesis (Lviv, 1990) (in Russian).
</li>
<li> H. Kuroda, S. Hiroma, H. Akamatu. Polarized absorption spectra of single crystals of ion radical salts. I. Molecular compounds of 7,7,8,8-tetracyano-p-quinodimethane with with N, N, N', N'-tetramethyl-p-phenylenediamine and N, N-dimethyl-p-phenylenediamine. Bull. Chem. Soc. Jpn. 41, 2855 (1968).
<a href="https://doi.org/10.1246/bcsj.41.2855">https://doi.org/10.1246/bcsj.41.2855</a>
</li>
<li> S. Hiroma, H. Kuroda, H. Akamatu. Semiconductivity and photoconductivity of TCNQ crystal. Bull. Chem. Soc. Jpn. 44, 974 (1971).
<a href="https://doi.org/10.1246/bcsj.44.974">https://doi.org/10.1246/bcsj.44.974</a>
</li>
<li> Y. Iida. Electronic spectra of crystalline TCNQ anion radical salts. I. Simple salts. Bull. Chem. Soc. Jpn. 42, 71 (1969).
<a href="https://doi.org/10.1246/bcsj.42.71">https://doi.org/10.1246/bcsj.42.71</a>
</li>
<li> Y. Iida. Electronic spectra of crystalline TCNQ anion radical salts. II. Complex salts. Bull. Chem. Soc. Jpn. 42, 637 (1969).
<a href="https://doi.org/10.1246/bcsj.42.637">https://doi.org/10.1246/bcsj.42.637</a>
</li>
<li> L. Ma, P. Hu, H. Jang, C. Kloc, H. Sun, C. Soci, A.A. Voityuk, M.E. Michel-Beyerle, G.G. Gurzadyan. Single photon triggered dianion formation in TCNQ and F4TCNQ crystals. Sci. Rep. 6, 28510 (2016).
<a href="https://doi.org/10.1038/srep28510">https://doi.org/10.1038/srep28510</a>
</li>
<li> M.P. Gorishnyi. Photoeffect in polythiopentacene films and influence of permanent illumination on it. Ukr. J. Phys. 52, 1154 (2007).
</li>
<li> Ya.I. Vertsimakha, Yu.M. Lopatkin. Influence of photoirradiation on the photoelectric properties of tetracene films. Fundam. Osn. Opt. Pamyat. Sredy No. 15, 49 (1984) (in Russian).
</li>
<li> R. Schlaf, H. Murata, Z.H. Kafafi. Work function measurements on indium tin oxide films. J. Electr. Spectrosc. Rel. Phenom. 120, 149 (2001).
<a href="https://doi.org/10.1016/S0368-2048(01)00310-3">https://doi.org/10.1016/S0368-2048(01)00310-3</a>
</li>
<li> P.H. Fang, A. Golubovic, N.A. Dimond. Photovoltaic current anomaly in naphthacene. Jpn. J. Appl. Phys. 11, 1298 (1972).
<a href="https://doi.org/10.1143/JJAP.11.1298">https://doi.org/10.1143/JJAP.11.1298</a></li></ol>
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
