Электрофизические свойства многослойных пленочных структур на основе полимерных материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат наук Салихов Тимур Ренатович

• Салихов Тимур Ренатович
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Салихов Тимур Ренатович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИЕ ПОЛИМЕРЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

1.1. Электрофизические свойства фуллеренов и полианилинов

1.2. Механизмы переноса заряда в полимерных материалах

1.3. Фотоэлектрические преобразователи солнечной энергии

1.4. Органические полевые транзисторы и химические сенсоры

ГЛАВА 2. ПОЛУЧЕНИЕ ОБРАЗЦОВ И МЕТОДЫ ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Полианилины, фуллерены и их производные

2.2. Изготовление многослойных пленочных структур

2.3. Нанесение электродов на полимерную пленку

2.4. Способ приготовления образцов для полевой эмиссии из тонкопленочных полимерных покрытий

2.5. Методика измерения энергетического распределения электронов

2.6. Погрешности измерений

ГЛАВА 3. ТРАНСПОРТ ЗАРЯДА В ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ СТРУКТУРАХ

3.1. Транспорт заряда через границу металл - полимерная пленка

3.2. Проводимость пленок полианилина и его производных

3.3. Электрофизические свойства пленок фуллеренов

3.4. Выводы по главе

ГЛАВА 4. ПРИМЕНЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ НА 67 ОСНОВЕ ПОЛИАНИЛИНОВ, ФУЛЛЕРЕНОВ И ИХ ПРОИЗВОДНЫХ

4.1. Фотопреобразователи солнечной энергии на основе тонких

пленок органических материалов

4.2. Создание новых органических полевых транзисторов

4.3. Сенсорные свойства тонких пленок полианилинов и

фуллеренов

4.4. Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время особый интерес проявляется к органическим соединениям, проявляющим достаточно высокую электропроводность. Он вызван, прежде всего, возможностью их использования в устройствах молекулярной и полимерной электроники. Быстро развивающаяся полимерная электроника представляет собой альтернативу неорганическим приборам и выгодно отличатся от них своей экологичностью, относительной дешевизной и возможностью создания гибких устройств. К элементам полимерной электроники относятся такие компоненты, как электролюминесцентные диоды, пленочные полевые транзисторы, датчики, дисплеи, устройства памяти и логики. На основе полимерных пленок разрабатываются новые поколения интегральных микросхем, солнечных батарей, химических и биологических сенсоров.

Среди материалов исключительно перспективных для органических электронных и наноэлектронных устройств (полевых транзисторов, органических солнечных элементов с высокой эффективностью, химических сенсоров) следует выделить донорно-акцепторные комплексы фуллеренов и модифицированные производные полианилинов (ПАНИ). Для обеспечения оптимальной работы электронных устройств на их основе необходимо совершенствование существующих технологий нанесения полимерных слоев с контролируемой толщиной и заданной морфологией, с требуемыми электрофизическими свойствами на различные типы носителей (подложек). Эта задача является довольно сложной, поскольку ПАНИ, как и другие электропроводящие полимеры, практически нерастворим, поэтому обычно применяемые технологии нанесения слоев из раствора для него неприменимы. В данном исследовании проведены измерения электропроводности тонких пленок ПАНИ, фуллеренов и их производных, полученных как вакуумным способом, так и методом центрифугирования. Особое внимание уделено изучению электрофизических свойств новых растворимых форм полианилинов и фуллеренов.

Для применения в электронных устройствах тонкие плёнки фуллеренов, ПАНИ и их производных должны обладать хорошими транспортными свойствами. Изучение механизмов транспорта носителей заряда в органических пленках и отработка технологий нанесения полимерных слоев с повышенной проводимостью являются необходимыми условиями для развития органической электроники.

Зонную теорию кристаллических решеток, которая служит хорошей основой для понимания механизма проводимости кристаллических молекулярных твердых тел, также привлекают для сопряженных и несопряженных полимеров. При этом следует понимать, что неорганические проводники и полупроводники отличаются от полимеров. Например, в полимерах меньше экранирование взаимодействия между носителями заряда, поэтому электронно-электронные и электронно-дырочные взаимодействия играют большую роль, вызывая значительную по сравнению с неорганическими материалами локализацию электронных состояний. Отсутствие дальнего порядка в полимерных материалах означает, что зонная модель не совсем пригодна для описания проводимости в полимерных пленочных структурах, хотя и может ограниченно использоваться при рассмотрении процессов переноса заряда. Поэтому исследования, связанные с выяснением особенностей транспорта носителей заряда в многослойных пленочных структурах являются актуальными и будут представлять повышенный интерес в будущем в связи с активным поиском новых материалов для электроники будущего.

В работе получены экспериментальные образцы и измерены основные характеристики фотоэлектрических преобразователей солнечной энергии, полевых пленочных транзисторов, химических сенсоров, изготовленные на основе исследованных органических соединений и полимеров. Разработка электронных устройств и приборов с применением полимерных пленочных структур представляет не только большой практический интерес, но и способствует лучшему пониманию процессов переноса заряда в этих структурах.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Электрофизические свойства многослойных пленочных структур на основе полимерных материалов»

Цель работы

Исследование электрофизических свойств многослойных пленочных структур на основе полимерных материалов.

Для осуществления указанной цели ставились следующие задачи:

1. Разработка методики получения многослойных тонкопленочных структур с применением полианилинов, фуллеренов и новых производных форм на их основе: метанофуллеренов, сополимеров модифицированного ПАНИ с о-толуидином.

2. Исследование процесса переноса заряда через границу металл - полимерная пленка путем изучения электронной эмиссии вольфрамового острия, покрытого тонкой пленкой ПАНИ.

3. Измерение температурной зависимости проводимости пленочных структур ПАНИ, фуллерена и их производных.

4. Получение экспериментальных образцов солнечных элементов, полевых транзисторов и сенсоров на основе тонкопленочных структур, исследованных в данной работе.

Научная новизна

Все полученные в диссертационной работе результаты являются новыми. В работе впервые:

Установлено, что вольфрамовое острие, с нанесенной на его поверхность тонкой пленки ПАНИ, обладает повышенной эмиссионной способностью и характеризуется уменьшенной эффективной работой выхода электрона.

Получены тонкопленочные структуры с применением новых производных форм полианилинов и фуллеренов, исследованы их электрофизические свойства и выявлены особенности механизмов переноса заряда в этих структурах.

Экспериментально показано, что на основе пленочных структур, состоящих из ПАНИ, фуллеренов или их производных, возможно создание органических солнечных элементов.

Созданы экспериментальные образцы датчиков относительной влажности воздуха в виде тонкопленочных резистивных и транзисторных структур на основе ПАНИ и С60.

Практическая ценность

Результаты, полученные в ходе диссертационного исследования, могут быть применены для создания элементов и устройств органической электроники: автоэлектронных эмиттеров, солнечных элементов, полевых транзисторов и химических сенсоров. Кроме того, результаты проведенных исследований могут быть использованы при чтении спецкурсов, посвященных новым наноматериалам, приборам и устройствам органической электроники.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Эксперименты по полевой эмиссии электронов из вольфрамового острия, покрытого тонкой пленкой полианилина, показывают, что осуществляется надбарьерный перенос электронов через границу металла и полимерной пленки (ПАНИ).

2. В результате проникновения электрического поля в объем полимера снижается значение эффективной работы выхода электрона, что приводит к усилению эмиссионной способности вольфрамового автокатода с тонкой пленкой полианилина на его поверхности.

3. Изучение температурных зависимостей проводимости пленок ПАНИ, фуллерена и их производных показывает, что основным механизмом транспорта заряда через контакт металлического электрода с полимерной пленкой является термоэлектронная эмиссия Шоттки, а высота барьера определяется разницей работы выхода электрона из металла и электронным сродством полимера.

4. В бинарной донорно - акцепторной тонкопленочной структуре, основанной на ПАНИ, фуллеренах или их производных при освещении солнечным светом реализуется фотовольтаический эффект.

5. Многослойные тонкопленочные структуры, исследованные в данной работе, обнаруживают сенсорные свойства к влажности воздуха.

Апробация работы

Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях:

III Международной школе-конференции для студентов, аспирантов и молодых ученых "Фундаментальная математика и ее приложения в естествознании" (Уфа, 2010), Международной конференции по функциональным материалам (Крым, Украина, 2013); VI Международной школе-конференции для студентов, аспирантов и молодых ученых "Фундаментальная математика и ее приложения в естествознании" (Уфа, 2013), XII Международной научной конференции "Физика твердого тела" (Астана, Казахстан, 2014); IX Международной конференции "Аморфные и микрокристаллические полупроводники" (Санкт-Петербург, 2014); VII Международной школе-конференции для студентов, аспирантов и молодых ученых "Фундаментальная математика и ее приложения в естествознании" (Уфа,

2014), II Всероссийской научной молодежной конференции "Актуальные проблемы нано- и микроэлектроники" (Уфа, 2014), Международной конференции "Фазовые переходы, критические и нелинейные явления в конденсированных средах" (Челябинск, 2015); Международной научной конференции "Наука, техника и инновационные технологии в эпоху могущества и счастья" (Ашхабад, Туркменистан, 2015); Международной IEEE Сибирской конференции по управлению и связи (Омск, 2015), VIII Международной школе-конференции для студентов, аспирантов и молодых ученых "Фундаментальная математика и ее приложения в естествознании" (Уфа, 2015), I научно-практической конференции с международным участием "Новые технологии в материаловедении" (Уфа,

2015), XIII Международной научной конференции "Физика твердого тела" (Астана, Казахстан, 2016).

Работа была поддержана грантом РФФИ 14-02-97008.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 21 работа и получен 1 патент. Основные результаты диссертации содержатся в 5 статьях в журналах, рекомендованных ВАК России.

Личное участие автора в получении научных результатов

Все результаты, представленные в работе, получены лично соискателем, либо в соавторстве при его непосредственном участии.

Объём и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, в котором сформулированы основные выводы диссертации. Список литературы включает 128 наименований. Общий объем диссертации составляет 108 страниц, включая 43 рисунка.

ГЛАВА 1. ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИЕ ПОЛИМЕРЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

Привлекательность органических материалов заключается, не только в их дешевизне и простоте производства, но и в их электропроводящих свойствах. За последние сорок лет были созданы полимерные материалы с электропроводимостью, лишь ненамного уступающей электропроводности металлов. А. Хигеру, А. Макдиармиду и Х. Ширакава в 2000 году присуждена Нобелевская премия по химии за открытие и развитие электропроводящих сопряженных полимеров [1]. Это открытие привело к созданию новых типов электронных и оптоэлектронных устройств, которые уже сейчас широко применяются в быту и технике, и положило начало к исследованиям в области синтеза и изучения свойств подобных материалов.

Одним из наиболее изученных примеров сопряженных полимеров является полианилин и его модифицированные формы. К другому классу относительно недавно синтезированных органических соединений относятся молекулы фуллеренов и многочисленные производные, в том числе их полимеризированные формы. В работе [2] подробно описываются свойства и разнообразные области применения донорно-акцепторных комплексов на основе полианилинов и фуллеренов. Проблемой применения этих материалов является их малая растворимость и, как следствие, сложность получения тонкопленочных структур на их основе. В связи с этим актуальной является задача получения растворимых форм указанных материалов.

Практическое применение полимерных пленок и разработка эффективных электронных устройств на их основе в большой степени зависит от понимания процессов переноса носителей заряда как на границе металлического электрода с полимерной пленкой, так и в объеме самой пленки. Сложности возникают из-за ограниченности применения зонной модели к полимерным образцам. Кроме того, это связано со сложной молекулярной структурой и неупорядоченностью этих образцов.

Пониманию физики процессов транспорта заряда может способствовать разработка электронных устройств на основе полимерных пленок и исследование основных особенностей их функционирования. К числу таких устройств, в первую очередь, следует отнести органические солнечные элементы, полевые транзисторы и химические сенсоры. Рассмотрены известные примеры использования полианилинов и фуллеренов в перечисленных выше электронных приборах, а также возникающие проблемы и недостатки, связанные с их применением.

1.1 Электрофизические свойства фуллеренов и полианилинов

Фуллерены. Новая аллотропная модификация углерода, обнаруженная в 1985 году Крото и его сотрудниками [3], получила название «фуллерены». Метод получения фуллеренов в макроскопических количествах, предложенный Кречмером [4], послужил толчком для начала интенсивных исследований в области создания новых элементов органической электроники.

В настоящее время опубликовано множество экспериментальных и теоретических работ, посвященных различным аспектам физики фуллеренов в различных состояниях: изолированная молекула, С60 в растворах и особенно С60 в твердотельном состоянии. Согласно устоявшейся терминологии, изолированные молекулы С60, С70 и т.п. называют фуллеренами, тогда как эти же молекулы в твердотельном состоянии, в том числе, в виде тонких пленок - фуллеритами.

Каждый из атомов углерода в молекуле С60 присоединен к соседям преимущественно яр2 - связью. Углеродные связи в С60 не эквивалентны, так С -С связь между шестиугольником и пятиугольником обычно называется электронно-обедненной одинарной связью и имеет длину 0,146 нм. Связь между двумя шестиугольниками короче - 0,140 нм, и рассматривается в качестве электронно-обогащенной двойной связи. Диаметр молекулы составляет около 0,71 нм, что приводит к общему размеру около 1 нм, включая область электронного облака вокруг молекулы.

При комнатной температуре молекулы фуллерена образуют гранецентрированную кубическую (ГЦК) кристаллическую решетку с расстоянием между атомами 1,00 нм и постоянной решетки 1,42 нм [5].

Физические свойства молекулы определяются ее электронной структурой, и в этом отношении С60 не имеет аналогов. В молекуле С60 имеется 60 п-электронов, которые находятся в наименее связанных состояниях и, таким образом, определяют, как С60 будет связываться с другими атомами или молекулами в твердом состоянии [6].

Молекулярные расчеты электронной плотности для С60 дают величину 1,92 эВ для щели между высшей занятой молекулярной орбиталью (ВЗМО) и низшей свободной молекулярной орбиталью (НСМО) свободной молекулы [7]. Из-за перекрытия волновых функций соседних молекул в твердотельном С60 величина щели уменьшается. Квантово-химические вычисления показывают, что в этом случае С60 представляет собой прямозонный полупроводник с шириной запрещенной зоны 1,5 - 1,6 эВ [8, 9]. Электронная структура молекулы С60 с относительно высоким сродством к электрону и малой шириной запрещенной зоны делает фуллерен хорошим электронно-акцепторным полупроводником, который может найти применение во многих приложениях, в частности, в наноэлектронике.

Наблюдается сильная зависимость между структурой пленок С60 от их оптических свойств и электрофизических параметров. Известно, что с увеличением степени кристалличности пленок увеличивается их проводимость, причем активационная энергия уменьшается. Было замечено, что чем выше температура подложки, на которую осаждаются пленки С60 (что способствует их структурному совершенству), тем выше проводимость. Для поликристаллических и аморфных пленок интервалы изменения удельной проводимости: 10-6 - 10-8

7 1А

См/см [10, 11] и 10-7 - 10-14 См/см [12-14], соответственно. Следует отметить, что при воздействии на пленки С60 кислорода проводимость падает на несколько порядков [15, 16].

Анализируя экспериментальные данные по проводимости фуллеренов можно выделить следующие особенности. Во-первых, наблюдается полупроводниковая проводимость n-типа. Во-вторых, измерения проводимости при температурах выше комнатной ясно показывают, поведение типа Аррениуса: о = a0exp(- Ед/2кТ) с Eg = 1,6 эВ [17]. Увеличение толщины пленки приводит к повышению энергии активации и ширины запрещенной зоны.

Сведения о транспортных параметрах фуллеренов практически отсутствуют. В органических полевых транзисторах, где в качестве n-канала используется пленка C60, нанесенная на гексаметилдисилазан (HMDS) модифицированный диоксидом кремния в качестве подзатворного диэлектрика наблюдается значение подвижности электронов, равное 0,2 см2/(В • с) [18].

Существует несколько моделей для объяснения проводимости фуллеренов. Согласно простейшей модели, проводимость графита в направлении оси c и в кристаллах фуллерена аналогичны [19]. Причем, величина проводимости примерно равняется 1,23 % проводимости графита в направлении оси с. Результаты по проводимости пленок С60 можно интерпретировать в рамках моделей, принятых для описания механизмов транспорта заряда, применяемых для разупорядоченных органических полупроводников [20]. Основным механизмом: при низких температурах является прыжковый транспорт, как с переменной длиной прыжка, так и прыжков по ближайшим соседям. При увеличении температуры преобладают активированные прыжки по локализованным состояниям вблизи НСМО уровня [21].

Полианилин (ПАНИ). Полианилин является органическим высокомолекулярным полупроводником - представителем относительно недавно открытого класса электропроводящих полимеров. Среди всех проводящих полимеров ПАНИ демонстрирует исключительные свойства благодаря своей экологической стабильности, окислительно-восстановительной обратимости, высокой электропроводности и легкости синтеза, которые могут найти применение в электронных устройствах и приборах [22-26].

Макромолекула ПАНИ представляет собой полимерную цепь, в которой чередуются друг с другом бензольные кольца и атомы азота. На рисунке 1.1 представлены различные формы ПАНИ, которые связанны между собой обратимыми переходами. Полианилин в зависимости от состояния окисления и степени протонирования проявляет как свойства изолятора, так и проводника [27]. Высокой проводимостью обладает только ПАНИ в форме соли эмеральдина. Переход к этой проводящей форме ПАНИ возможен в результате окислительно-восстановительного или кислотно-основного допирования. Проводимость при этом многократно возрастает. Этот процесс является обратимым и протекает без существенного разложения полимера [28].

Протонпрованный пернпграннлпн I + в ДепРотониРованный пернпгранплпн

А

Протонпрованный лейкоэмералдин Депротонпрованный лейкоэмералдпн

Рисунок 1.1 - Различные формы полианилина: пернигранилин, эмеральдин и лейкоэмералдин (Н+ А- - молекулы кислоты) [30]

Экспериментальные данные указывают, что основными носителями зарядов в ПАНИ являются дырки. Таким образом, ПАНИ имеет электронную проводимость дырочного типа (р-полупроводник) [29]. Носителями заряда являются положительные поляроны, которые образуются в полимере в процессе его химического или электрохимического окисления.

В общем случае, изменение проводимости ПАНИ при взаимодействии с различными химическими веществами, а также при окислительно-

восстановительных процессах делает его перспективным материалом для использования в различных устройствах.

Ширина запрещенной зоны ПАНИ может меняться в интервале: 0,7 - 4,0 эВ при переходе от одной формы к другой. Изменение формы в тоже время приводит к тому, что величина удельной электропроводности полимера варьируется в

о

диапазоне от 10 См/см (протонированный эмеральдин) до 10- См/см (лейкоэмералдин) [31].

Уникальные свойства ПАНИ в сочетании с высокой стабильностью, отсутствием токсичности и низкой себестоимостью обеспечили ему широкий спектр применений. Данный полимер, благодаря своим электропроводящим свойствам, используется для экранирования от электромагнитного излучения [32, 33]. Полианилин широко применяют в медицине [34] и катализе [35], а также для антикоррозийной защиты металлов [36]. На основе тонких полианилиновых пленок разрабатываются различные устройства и приборы электроники: химические сенсоры, датчики физических величин, энергосберегающие элементы [35, 37], светодиоды, полевые транзисторы и солнечные батареи [38]. Толщина пленок, применяемых в электронике, как правило, находится в диапазоне десятков и сотен нанометров. Причем, толщина слоя в различных устройствах меняется в строго определенном интервале. Например, в фотовольтаических устройствах толщина пленок ПАНИ должна находиться в диапазоне 80-120 нм, чтобы обеспечить оптимальное поглощение солнечной энергии.

Нанесения полимерных слоев с контролируемой толщиной представляет собой достаточно сложную задачу, особенно если учесть, что полианилин, как и многие другие электропроводящие полимеры, относится к категории трудно перерабатываемых материалов: он практически нерастворим, а при нагревании сублимирует в виде отдельных фрагментов. По этой причине к нему неприменимы традиционные методы получения полимерных слоев, например, методы полива, окунания и центрифугирования, основанные на формовании слоя из раствора. Термическое распыление в вакууме требует особой предосторожности и применения специальной методики [39].

В работе Хиггера и соавторов [40] сообщалось об использовании функционализированных протонных кислот для допирования эмеральдиновой базы и получения растворимого ПАНИ в обычных органических растворителях. Эта процедура сильно влияет на электрические свойства устройства, позволяя реализовать широкий диапазон проводимостей путем легирования различными протонными кислотами [41, 42]. При легировании, распространенной и хорошо известной неорганической кислотой, а именно соляной кислотой (HCl), полианилин становится растворимым в пирролидине и концентрированных кислотах с одновременным увеличением электропроводности [43].

Повышенный интерес к исследованию ПАНИ во многом обусловлен возможностями его применения в устройствах различного типа. Это связано с тем, что в отличие от других проводящих полимеров ПАНИ обладает устойчивостью к воздействию влаги и кислорода, содержащихся в воздухе [29, 44, 45]. ПАНИ, благодаря простоте синтеза, дешевизне и доступности сырья для его получения, продолжает оставаться в центре внимания многочисленных исследований и находит все более широкое применение в самых различных областях.

1.2. Механизмы переноса заряда в полимерных материалах

Тема переноса заряда в органических полупроводниках является своевременной и злободневной, в связи с тем, что они широко используются в коммерческих целях. В таких приложениях, как дисплеи и освещение, они используются в качестве светоизлучающих диодов, на их основе разрабатываются полевые транзисторы, кроме того, наблюдается большой прогресс для прорыва в области производства органических солнечных батарей [46 - 51].

В результате резко возрос интерес к научным исследованиям органических полупроводников, как нового класса материалов. Одной из главных проблем является понимание механизмов, связанных с процессом переноса заряда. Для

того чтобы понять перенос заряда в органических твердых телах, необходимо исследовать их электронную структуру.

В основном состоянии молекулы все связывающие орбитали вплоть до высшей занятой молекулярной орбитали заполняются двумя электронами с антипараллельными спинами, в то время как антисвязывающие орбитали, начиная с низшей свободной молекулярной орбитали, являются пустыми. Нейтральные возбужденные состояния могут быть образованы, например, путем поглощения света в молекуле, когда электрон переходит с ВЗМО на НСМО.

Для процесса переноса заряда в органических твердых веществах необходимо наличие заряда на фрагменте молекулы. Это может быть либо дополнительный электрон, который размещен в антисвязывающей орбитали, или электрон, который удаляется из связывающей орбитали. Молекула уже больше не находится в основном состоянии, а переходит в заряженное возбужденное состояние. Зонный транспорт может происходить только в том случае, если ширина зоны больше, чем энергетическая неопределенность носителя заряда.

Это требование означает, что подвижность носителей заряда л должна превышать величину [52], где е - заряд электрона, а - постоянная

решетки, и Ш - ширина зоны. Для органических полупроводников, Ш = 10 и а = 1 нм, так что зонный перенос происходит, если л = 10 см2/(В-с). Действительно, в лучших кристаллических органических полупроводниках подвижность при комнатной температуре может достигать значений, находящихся в диапазоне 0,1 - 20 см2/(В • с); [53 - 55], а в аморфных материалах, как правило, подвижность падает значительно ниже 0,1 см2/(В •с) [56, 57]. Для полностью неупорядоченных полимерных пленок, подвижность заряда еще меньше и находится в диапазоне 10-6 - 10-3 см2/(В • с). Подвижности значительно возрастают, когда полимерные цепи обладают свойствами самоорганизации, которые могут быть использованы для генерации упорядоченных структур [58].

Отсутствие упорядочения дальнего порядка в полимерных материалах означает, что зонная модель проводимости не пригодна для описания транспорта заряда, хотя и может ограниченно использоваться при рассмотрении процесса

проводимости в полимерах. В аморфных слоях органических тонких пленок понятия: зона проводимости и валентная зона обычно заменяются терминами НСМО и ВЗМО, соответственно. Плотность состояний, в основном, хорошо описывается гауссовским распределением локализованных молекулярных орбиталей отдельных молекул [59].

Перенос носителей заряда в неупорядоченных полимерных пленках, в основном, осуществляется за счет прыжков между локализованными молекулярными состояниями (транспортными центрами). Существуют две основные модели для прыжковой проводимости, обычно рассматриваемые в литературе. Первая модель, использовавшаяся особенно в ранних исследованиях, это та, которую Миллер и Абрахамс первоначально разработали для описания переноса заряда в легированных неорганических полупроводниках [60].

Частота прыжков между транспортными центрами I и у определяется формулой, предложенной Миллером и Абрахамсом:

Уц = ехР(—2УП]) ехР (—

1ЕГЕ11+(ЕГЕ1У

2к Т

(1.1)

где у0- предэкспоненциальный частотный множитель, у - показатель затухания волновой функции, г^ - расстояние между центрами, равное, согласно обсуждаемой модели, а. В этой модели [61-63] полимерная матрица представляет собой кубическую решетку с ребром а, в каждом узле которой расположен транспортный центр. Энергетические уровни, участвующие в транспорте зарядов, из-за случайного и некоррелированного влияния окружения описываются гауссовским распределением.

Вторая модель описывает поляронный прыжковый транспорт, в которой скорость перескока полярона малого радиуса дается в соответствии с моделью Маркуса [64, 65]:

Уи='~

1] К \1 4ЕакТ

л ( Еа\

еХР (—еХР

Е—1 (ЕГЕ0<

2 к Т

16ЕакТ

(1.2)

где ЕI и Еу - энергии транспортных центров, Еа - энергия активации полярона. J - двухцентровый резонансный интеграл перекрытия.

Следует отметить, что полевая зависимость, когда логарифм подвижности носителя /пд пропорционален ^ - напряженность электрического поля),

выполняется как для чисто зарядового транспорта, подчиняющегося формуле Миллера-Абрахамса (1.1), так и поляронного механизма Маркуса (1.2). В работе [66] предложен алгоритм, согласно которому по виду температурной зависимости подвижности от электрического поля можно разделить поляронный и зарядовый вклады.

Рассмотрим, каким образом осуществляется перенос заряда через границу металлического электрода и полимерной пленки. Если один из электродов обеспечивает омический контакт, то есть в полимерную пленку в единицу времени попадает количество зарядов, которое больше той величины, чем образец способен их перенести к другому электроду, то реализуется модель инжекционных токов. В этом случае величина плотности тока у ограничена пространственным зарядом [67]:

9 к2

, (13)

где £ - диэлектрическая проницаемость полимерного материала, £0 -электрическая постоянная, д - подвижность носителей, V - приложенное напряжение, I - расстояние между электродами.

Если перенос носителей заряда через границу лимитируется барьером, то при рассмотрении инжекции в объем образца, как правило, используются две модели: квантово-механическое туннелирование и термоэлектронная эмиссия. Термоэлектронная эмиссия при наличии электрического поля называется эмиссией Шоттки [68] и описывается следующей формулой для плотности тока:

] = Л*Г2ехр

(1.4)

кГ

где / - плотность тока, Л* - постоянная Ричардсона, е - заряд электрона, -высота барьера, F - напряженность поля, £ - диэлектрическая проницаемость образца, £0 - электрическая постоянная, к - постоянная Больцмана, Т -температура.

Из-за действия внешнего поля происходит понижение барьера составляющего величину: А< = ^еF/4л££0. Например, в электрическом поле

-5

7 10 В/см понижение барьера в полимере с диэлектрической постоянной 4,0 составляет 0,015 эВ.

Если увеличивать напряженность электрического поля, то будет наблюдаться квантово-механическое туннелирование электрона сквозь потенциальный барьер. Величина плотности тока туннельной эмиссии, облегченной полем описывается формулой Фаулера-Нордгейма [69]:

КЮ = аР2ехр , (1.5)

где F - напряженность электрического поля, < - работа выхода электрона, а и Ь - параметры, зависящие от геометрии электрода, работы выхода и эффективной массы электрона.

Модели термоэлектронной эмиссии и квантового туннелирования, несмотря на определенные ограничения, применяются для описания инжекции носителя заряда в органических светодиодах [20]. При высоких температурах и относительно низких электрических полях наблюдается термоэлектронная эмиссия. При низких температурах и высоких значениях электрического поля преобладает туннельная эмиссия.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Салихов Тимур Ренатович, 2016 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Chiang, C. K. Electrical conductivity in doped polyacetylene / C. K. Chiang, C. R. Fincher, Jr., Y. W. Park, A. J. Heeger, H. Shirakawa, E. J. Louis, S. C. Gau, and Alan G. MacDiarmid // Phys. Rev. Lett. - 1977. - V. 39. - P. 1098.

2. Лучинин, В. В. Нанотехнология: физика, процессы, диагностика, приборы / В. В. Лучинин, Ю. М. Таиров. - М. : ФИЗМАТЛИТ, 2006. - 552 с.

3. Kroto, H. W. C60: Buckminsterfullerene / H. W. Kroto, J. R. Heath, S. C. O. Brien, R. F. Curl, R. E. Smalley // Nature. - 1985. - V. 318. - P. 162.

4. Kraetschmer, W. Solid C60: a new form of carbon / W. Kraetschmer, L. D. Lamb, K. Fostiropoulos, D.R. Huffman // Nature. - 1990. - V. 347. - P. 354-358.

5. Мастеров, В. Ф. Физические свойства фуллеренов / В. Ф. Мастеров // Соросовский образовательный журнал. - 1997. - № 1. - С. 92-97.

6. Andreoni, W. Doping-induced distortions and bonding in K6C60 and Rb6C60 / W. Andreoni, F. Gygi, M. Parrinello // Phys. Rev. Lett. - 1992. - V. 68. - P. 823.

7. Dresselhaus, M. S. Science of fullerenes and carbon nanotubes / M. S. Dresselhaus, G. Dresselhaus and P. C. Eklund. - San Diego : Academic Press, 1996. - 965 p.

8. Wada, Y. Prospects and problems of single molecule information devices / Y. Wada, M. Tsukada, M. Fujihira, K. Matsushige, T. Ogawa, M. Haga and S. Tanaka // Jpn. J. Appl. Phys. - 2000. - V. 39 - Part 1. - N. 7A. - P. 3835-3849.

9. Skumanich, A. Optical absorption spectra of carbon 60 thin films from 0.4 to 6.2 eV / A. Skumanich // Chem. Phys. Lett. - 1991. - V. 182. - P. 486-490.

10. Angelopoulos, M. Conducting polymers in microelectronics. / M. Angelopoulos // IBM J. Res. Dev. - 2001. - V. 45. - N. 1. - P. 57-75.

11. Peimo, He. Anomaly of high temperature conductivity on С60 single crystal / He Peimo, Xu Yabo, Z. Xuanjia, Li Wenzhou // Sol. St. Commun. - 1994. - V. 89. -N. 4. - P. 373-374.

12. Abkowitz, M. A. Emission limited injection by thermally assisted tunneling into a trap-free transport polymer / M. A. Abkowitz, H. А. Mizes, J. S. Facci // Appl.

Phys. Lett. - 1995. - V. 66. - P.1288-1290.

13. Hoshimono, K. Semiconductor-like carrier conduction and its field-effect mobility in metal-doped C60 thin films / K. Hoshimono, S. Fujimori, S. Fujita // Jpn. J. Appl. Phys. - 1993. - V. 32. Part 2. - N. 8A. - P. L1070-L1073.

14. Елецкий, А. В. Фуллерены и структуры углерода / В. А. Елецкий, Б. М. Смирнов // УФН. - 1995. - Т. 165. - № 9. - С. 977-1009.

15. Arai, T. Resistivity of single crystal C60 and effect of oxygen / T. Arai, Y. Murakami, H. Suematsu, K. Kikuchi, Y. Achiba, I. Ikemoto // Sol. St. Commun.

- 1992. - V. 84. - P. 827-829.

16. Hamed, A. Effects of oxygen and illumination on the in situ conductivity of C60 thin films / A. Hamed, Y. Y. Sun, Y. K. Tao, R. L. Meng, and P. H. Hor. // Phys. Rev. B. - 1993. - V. 47. - P. 10873.

17. Alers, G. B. Existence of an orientational electric dipolar response in C60 single crystals / G. B. Alers, B. Golding, A. R. Kortan, R. C. Haddon, F. A. Theil // Science . - 1992. - V. 257. - P. 511-514.

18. Anthopoulos, T. D. High performance n-channel organic field-effect transistors and ring oscillators based on C60 fullerene films / T. D. Anthopoulos, B. Singh, N. Marjanovic, N. S. Sariciftci, A. Montaigne Ramil, H. Sitter, M. Cölle and D. M. de Leeuw // Appl. Phys. Lett. - 2006. - V. 89. - P. 213504.

19. Stankowski, J. A model of fullerene conductance / J. Stankowski, J. Martinek. // Sol. St. Commun. - 1996. - V. 100. - P. 717-720.

20. Bässler, H. Charge transport in organic semiconductors / H. Bässler, A. Köhler // Top. Curr. Chem. - 2012. - V. 312. - P. 1-66.

21. Макарова, Т. Л. Электрические и оптические свойства мономерных и полимеризованных фуллеренов / Т. Л. Макарова // ФТП. - 2001. - Т. 35. - № 3. - С. 257-291.

22. Valaski, R. Sulfonated polyaniline/poly(3-methylthiophene)-based photovoltaic devices / R. Valaski , F. Muchenski, R. M. Q. Mello, L. Micaroni, L. S. Roman and I. A. Hümmelgen // Journal of Solid State Electrochemistry. - 2006. - V. 10.

- N. 1. - P. 24-27.

23. Seidel, K. F. Vertical Organic Field Effect Transistor Using Sulfonated Polyaniline/Aluminum Bilayer as Intermediate Electrode / K. F. Seidel, L. Rossi, R. M. Q. Mello and I. A. Hummelgen // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. - 2013. - V. 24. - N. 3. - P. 1052-1056.

24. Kandyla, M. Direct laser printing of thin-film polyaniline devices / M. Kandyla, C. Pandis, S. Chatzandroulis, P. Pissis, I. Zergioti // Applied Physics A. - 2012. -V. 110. - N. 3. - P. 623-628.

25. Bhadra, J. Field effect transistor fabricated from polyaniline-polyvinyl alcohol nanocomposite / J. Bhadra, D. Sarkar // Indian Journal of Physics. - 2010. - V. 84. - N. 6. - P. 693-697.

26. Grigore, L. Polyaniline films deposited by anodic polymerization: Properties and applications to chemical sensing / L. Grigore, M. C. Petty // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. - 2003. - V. 14. - N. 5. - P. 389-392.

27. Huang, W. S. Optical properties of polyaniline / W. S. Huang., A. G. MacDiarmid // Polymer. - 1993. - V. 34. - N. 9. - P. 1833-1845.

28. MacDiarmid, A. G. Synthetic metals: a novel role for organic polymers / A. G. MacDiarmid // Curr. Appl. Phys. - 2001. - V. 1. - N. 4-5. - P. 269-279.

29. Bhadra, S. Progress in preparation, processing and applications of polyaniline / S. Bhadra, D. Khastgir, N. K. Singha, J. H. Lee // Prog. Polym. Sci. - 2009. - V. 34. - N. 8. - P. 783-810.

30. Sapurina, I. Oxidative polymerization of aniline: Molecular synthesis of polyaniline and the formation of supramolecular structures. / I. Sapurina, M. Shishov // In: New polymers for special applications, A. S. Gomes, (Ed), Rijeka, INTECH. - 2012. - P. 251-312.

31. Сапурина, И. Ю. Наноструктурированный полианилин и композиционные материалы на его основе : дис. ... д-ра хим. наук : 02.00.06 / Сапурина Ирина Юрьевна. - СПб., 2015. - 292 с.

32. Kazantseva, N. E. Magnetic particle-filled polymer microcomposites / N. E. Kazantseva // In: Polymer composites, Sabu Tomas et al., (Eds), Weinheim, Willey-VCH. - 2012. - V. 1. - P. 613-672.

33. Карпова, С. С. Композиционный радиопоглощающий материал магнитного типа / С. С. Карпова, А. В. Лопатин, М. А. Шишов // Всероссийская конференция и научная школа для молодых ученых «Новые материалы и нанотехнологии в электронике СВЧ» - 2010, Санкт-Петербург, Материалы конференции. - C. 89-91.

34. Иванова, В. Т. Сорбция вирусов из растворов на полианилин, углеродные нанотрубки и нанокомпозиты на их основе / В. Т. Иванова, Я. Е. Курочкина, В. Ф. Иванов, М. В. Ильина, С. В. Трушакова, Е. С. Шевченко, Е. И. Бурцева, А. А. Симакова, А. А. Маныкин, Н. Н. Носик, М. М. Шнейдер, А.

B. Тимофеева, И. Ю. Сапурина // Вопросы вирусологии. - 2011. - Т. 4. - C. 19-23.

35. Сапурина, И. Ю. Электропроводящие полимеры для низкотемпературных топливных элементов / И.Ю. Сапурина, М.А. Шишов // Основы водородной энергетики под ред. В. А. Мошникова, Е. И. Терукова, Санкт-Петербург, издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ». - 2010. - С. 141-182.

36. Сапурина, И. Ю. Полианилин для защиты металлов от коррозии / И. Ю. Сапурина // Коррозия: материалы, защита. - 2003. - Т. 5. - C. 2-9.

37. Shishov, M. A. Carbon black and polyaniline nanocomposite as a detector for a gas sensor. / M. A. Shishov // 9tn biennial international workshop fullerenes and atomic clusters. Diagnostics of carbon nanostructures. - 2009. St. Petersburg, Russia. - P. 24.

38. Chen, P. Y. A quasi solid-state dye-sensitized solar cell containing binary ionic liquid and polyaniline-loaded carbon black / P. Y. Chen, C. P. Lee, R. Vittal, K.

C. Ho // J. Power Sources. - 2010. - V. 195. - N. 12. - P. 3933-3938.

39. Ivanov, V. F. Spectroelectrochemical, EPR and conductivity investigations of thin films of vacuum deposited polyaniline / V. F. Ivanov, A. A. Nekrasov, O. L. Gribkova, A. A. Vannikov // Electrochimica Acta. - 1996. - V. 41. - P. 18111814.

40. Cao, Y. Counter-ion induced processibility of conducting polyaniline / Y. Cao, P. Smith, A. J. Heeger // Synthetic Metals. - 1993. - V. 57. - N. 1. - P. 3514-3519.

41. Brugnollo, E. D. Fabrication and characterization of chemical sensors made from nanostructured films of poly(o-ethoxyaniline) prepared with different doping acids / E. D. Brugnollo, L. G. Paterno, F. L. Leite, F. J. Fonseca, C. J. L. Constantino, P. A. Antunes, L. H. C. Mattoso // Thin Solid Films. - 2008. - V. 516. - N. 10. - P. 3274-3281.

42. Manzoli, A. Low-cost gas sensors produced by the graphite line-patterning technique applied to monitoring banana ripeness / A. Manzoli, C. Steffens, R. T. Paschoalin, A. A. Correa, W. F. Alves, F. L. Leite and P. S. P. Herrmann // Sensors. - 2011. - V. 11. - N. 6. - P. 6425-6434.

43. Chattopadhyay, D. Methyl cellulose stabilized polyaniline dispersions / D. Chattopadhyay and B. M. Mandal // Langmuir. - 1996. - V. 12. - N. 6. - P. 1585-1588.

44. Heeger, A. J. Semiconducting and metallic polymers: the fourth generation of polymeric materials / A. J. Heeger // Angew. Chem. Int. Ed. Engl. - 2001. - V. 40. - N. 14. - P. 2591-2611.

45. Тарасевич, М. Р. Электрохимия полимеров / М. Р. Тарасевич, С. Б. Орлов, Е. И. Школьников. - М : Наука, 1990. - 238 с.

46. Borsenberger, P. M. Organic photoreceptors for xerography / P. M. Borsenberger and D. S. Weiss. - New York : Marcel Dekker, 1998. - 799 p.

47. Friend, R. H. Electroluminescence in conjugated polymers / R. H. Friend, R. W. Gymer, A. B. Holmes, J. H. Burroughes, R. N. Marks, C. Taliani, D. D. C. Bradley, D. A. Dos Santos, J. L. Bredas, M. Logdlund, W. R. Salaneck // Nature. - 1999. - V. 397. - P. 121-128.

48. Forrest, S. R. The path to ubiquitous and low-cost organic electronic appliances on plastic / S. R. Forrest // Nature. - 2004. - V. 428. - P. 911-918.

49. Forrest, S. R. Organic electronics and optoelectronics / S. R. Forrest, M. E. Thompson // Chem. Rev. - 2007. - V. 107. - P. 923-925.

50. Mullen, K. Organic light emitting devices: synthesis, properties and applications / K. Mullen, U. Scherf. - Weinheim : Wiley-VCH, 2006. - 426 p.

51. Yersin, H. Highly efficient OLEDs with phosphorescent materials / H. Yersin. -Weinheim : Wiley-VCH, 2007. - 458 p.

52. Pope, M. Electronic processes in organic crystals and polymers / M. Pope, C. E. Swenberg. - Oxford : Oxford University Press, 1999. - 1328 p.

53. Karl, N. Charge carrier transport in organic semiconductors / N. Karl // Synth. Met. - 2003. - V. 133-134. - P. 649-657.

54. Warta, W. Hot holes in naphthalene: High, electric-field-dependent mobilities / W. Warta, N. Karl // Phys. ReV. B. - 1985. - V. 32. - P. 1172-1182.

55. Podzorov, V. Field-effect transistors on rubrene single crystals with parylene gate insulator / V. Podzorov, V. M. Pudalov, M. E. Gershenson // Appl. Phys. Lett. -2003. - V. 82. - P. 1739.

56. Shirota, Y. Photo- and electroactive amorphous molecular materials-molecular design, syntheses, reactions, properties, and applications / Y. Shirota // J. Mater. Chem. - 2005. - V. 15. - P. 75-93.

57. Kreouzis, T. Temperature and field dependence of hole mobility in poly(9,9-dioctylfluorene) / T. Kreouzis, D. Poplavskyy, S. M. Tuladhar, M. Campoy-Quiles, J. Nelson, A. J. Campbell, and D. D. C. Bradley // Phys. ReV. B. - 2006. - V .73. - N. 23. - P. 5201.

58. Sirringhaus, H. Two-dimensional charge transport in self-organized, high-mobility conjugated polymers / H. Sirringhaus, P. J. Brown, R. H. Friend, M. M. Nielsen, K. Bechgaard, B. M. W. Langeveld-Voss, A. J. H. Spiering, R. A. J. Janssen, E. W. Meijer, P. Herwig, D. M. Leeuw // Nature. - 1999. - V. 401. - P. 685-688.

59. Schmechel, R. Electronic traps in organic transport layers / R. Schmechel, H. Seggern // Phys. stat. sol. (a). - 2004. - V. 201. - N. 6. - P. 1215-1235.

60. Miller, A. Impurity conduction at low concentrations / A. Miller, E. Abrahams // Phys. Rev. - 1960. - V. 120. - P. 745-755.

61. Hori, M. Theoretical approaches to inhomogeneous transport in disordered media / M. Hori, F. Yonezawa // J. Phys. C. - 1977. - V. 10. - P. 229-248.

62. Pautmeier, L. Anomalous time-independent diffusion of charge carriers in a random potential under a bias field / L. Pautmeier, R. Richert, H. Bassler // Philos. Mag. B. - 1991. - V. 63. - N. 3. - P. 587-601.

63. Richert, R. Diffusion and drift of charge carriers in a random potential: Deviation from Einstein's law / R. Richert, L. Pautmeier, H. Bassler // Phys. Rev. Lett. -1989. - V. 63. - P. 547-550.

64. Marcus, R. A. On the theory of oxidation-reduction reactions involving electron transfer / R. A. Marcus // J. Chem. Phys. - 1956. - V. 24. - N. 5. - P. 966-978.

65. Marcus, R.A. Electron transfer reactions in chemistry. Theory and experiment / R. A. Marcus // Rev. Mod. Phys. - 1993. - V. 65. - P. 599-610.

66. Kaneto, K. Transport mechanisms in evaporated C60 film evaluated by means of field effect / K. Kaneto, K. Yamanaka, K. Rikitake, T. Akiyama, W. Takashima // Jpn. J. Appl. Phys. - 1996. - V. 35. - N. 3. - P. 1802-1805.

67. Hadziioannou, G. Semiconducting Polymers. Chemistry, Physics and Engineering / G. Hadziioannou, van P. F. Hutten. - Weinheim : Wiley-VCH, 2000. - 613 p.

68. Зи, С. Физика полупроводниковых приборов: в 2 т. / С. Зи. - М. : Мир, 1984. - Т. 1. - 456 с.

69. Fowler, R. H. Electron emission in intense electric fields / R. H. Fowler, L. Nordheim // Proc. R. Soc. Lond. A. - 1928. - V. 119. - P. 173-181.

70. Shaheen, S. E. Organic-based photovoltaics: Toward low-cost power generation / S. E. Shaheen, D. S. Ginley, G. E. Jabbour // MRS Bull. - 2005. - V. 30. - P. 1019.

71. Liang, Y. For the bright future-bulk heterojunction polymer solar cells with power conversion efficiency of 7.4 % / Y. Liang, Z. Xu, J. Xia, S. T. Tsai, Y. Wu, G. Li, C. Ray, L. Yu // Adv. Mater. - 2010. - V. 22. - P. E135-E138.

72. Markov, D. E. Dynamics of exciton diffusion in poly(p-phenylene vinylene) fullerene heterostructures / D. E. Markov, J. C. Hummelen, P. W. M. Blom, A. B. Sieval // Phys. Rev. B. - 2005. - V. 72. - P. 045216.

73. Koster, L. J. A. Ultimate efficiency of polymer/fullerene bulk heterojunction solar cells / L. J. A. Koster, V. D. Mihailetchi, P. W. M. Blom // Appl. Phys. Lett. -2006. - V. 88. - P. 093511.

74. Алешин, А. Н. Солнечные элементы на основе полимерных и композитных (органика - неорганика) материалов / А. Н. Алешин // Инновации. - 2012. -№ 7. - С. 2-14.

75. Dennler, G. Flexible, conjugated polymer-fullerene-based bulk-heterojunction solar cells: Basics, encapsulation, and integration / G. Dennler, C. Lungenschmied, H. Neugebauer, N. S. Sariciftci, A. Labouret // J. Mater. Res. -2005. - V. 20. - P. 3224-3233.

76. Scharber, M. C. Design rules for donors in bulk-heterojunction solar cells -towards 10 % energy-conversion efficiency / M. C. Scharber, D. Muhlbacher, M. Koppe, P. Denk, C. Waldauf, A. J. Heeger, C. J. Brabec // Adv. Mater. - 2006. -V. 18. - P. 789-794.

77. Tang C. W. Two-layer organic photovoltaic cell / C. W. Tang // Appl. Phys. Lett. - 1986. - V. 48. - P. 183.

78. Drechsel, J. High efficiency organic solar cells based on single or multiple PIN structures / J. Drechsel, B. Mannig, F. Kozlovski, D. Gebeyehu, A. Werner, M. Koch, K. Leo, M. Pfeiffer // Thin Solid Films. - 2004. - V. 451. - P. 515-517.

79. Yu, G. Polymer photovoltaic cells: Enhanced efficiencies via a network of internal donor-acceptor heterojunctions / G. Yu, J. Gao, J. C. Hummelen, F. Wudl, A. J. Heeger // Science. - 1995. - V. 270. - P. 1789-1791.

80. Kim, J. Y. New architecture for high-efficiency polymer photovoltaic cells using solution-based titanium oxide as an optical spacer / J. Y. Kim, S. H. Kim, H.-H. Lee, K. Lee, W. Ma, X. Gong, A. J. Heeger // Adv. Mater. - 2006. - V. 18. - P. 572-576.

81. Peet, J. Efficiency enhancement in low-bandgap polymer solar cells by processing with alkane dithiols / J. Peet, J. Y. Kim , N. E. Coates , W. L. Ma , D. Moses, A. J. Heeger, G. C. Bazan // Nat. Mater. - 2007. - V. 6. - P. 497-500.

82. Kim, J. Y. Efficient tandem polymer solar cells fabricated by all-solution processing / J. Y. Kim, K. Lee, N. E. Coates, D. Moses, T. Q. Nguyen, M. Dante, A. J. Heeger // Science. - 2007. - V. 317. - P. 222-225.

83. Gaudiana, R. Organic materials: Fantastic plastic / R. Gaudiana, C. J. Brabec // Nat. Photon. - 2008. - V. 2. - P. 287-289.

84. Green, M. A. Solar cell efficiency tables / M. A. Green, K. Emery, Y. Hishikawa, W. Warta // Prog. Photovolt. Res. Appl. - 2008. - V. 16. - P. 61-67.

85. Brabec, C. J. Effect of LiF/metal electrodes on the performance of plastic solar cells / C. J. Brabec, S. E. Shaheen, C. Winder, N. S. Sariciftci, P. Denk // Appl. Phys. Lett. - 2002. - V. 80. - P. 1288.

86. Melzer, C. Hole transport in poly(phenylene vinylene)/methanofullerene bulk-heterojunction solar cells / C. Melzer, E. J. Koop, V. D. Mihailetchi, P. W. M. Blom // Adv. Funct. Mater. - 2004. - V. 14. - P. 865-870.

87. Schilinsky, P. Recombination and loss analysis in polythiophene based bulk heterojunction photodetectors / P. Schilinsky, C. Waldauf, C. J. Brabec // Appl. Phys. Lett. - 2002. - V. 81. - P. 3885.

88. Shrotriya, V. Accurate measurement and characterization of organic solar cells / V. Shrotriya, G. Li, Y. Yao, T. Moriarty, K. Emery, Y. Yang // Adv. Funct. Mater. - 2006. - V. 16. - P. 2016-2023.

89. Dennler, G. Polymer-fullerene bulk-heterojunction solar cells / G. Dennler, M. C. Scharber, C. J. Brabec // Adv. Mater. - 2009. - V. 21. - P. 1323-1338.

90. Yang, X. Nanoscale morphology of high-performance polymer solar cells / X. Yang, J. Loos, S. C. Veenstra, W. J. H. Verhees, M. M. Wienk, J. M. Kroon, M. A. J. Michels, R. A. J. Janssen // Nano Lett. - 2005. - V. 5. - P. 579-583.

91. Shishov, M. A. Diagnostics of nitrogen-doped carbon prepared by polyaniline pyrolysis. / M. A. Shishov, I. Yu. Sapurina // Second international school. Conference for young scientists "Diagnostics of carbon nanostructures", St. Petersburg, Russia. - 2011. - P. 40.

92. Matt, G. J. Anomalous charge transport behavior of fullerene based diodes / G. J. Matt, T. Fromherz, and N. S. Sariciftci // Appl. Phys. Lett. - 2004. - V. 84. - P. 1570.

93. Ambrosi, A. The application of conducting polymer nanoparticle electrodes to the sensing of ascorbic acid / A. Ambrosi, A. Morrin, M. R. Smyth and A. J. Killard // Anal. Chim. Acta. - 2008. - V. 609. - P. 37-43.

94. Tanase, C. Unification of the hole transport in polymeric field-effect transistors and light-emitting diodes / C. Tanase, E. J. Meijer, P. W. M. Blom, and D. M. de Leeuw // Phys. Rev. Lett. - 2003. - V. 91. - P. 216601.

95. Brazdziuviene, K. Amperometric ascorbate sensor based on conducting polymer: Poly(^-methylaniline) versus polyaniline / K. Brazdziuviene, I. Jureviciute and A. Malinauskas // Electrochim. Acta. - 2007. - V. 53. - P. 785-791.

96. Stassen, A. F. Influence of the gate dielectric on the mobility of rubrene single-crystal field-effect transistors / A. F. Stassen, R. W. I. de Boer, N. N. Iosad, and A. F. Morpurgo // Appl. Phys. Lett. - 2004. - V. 85. - P. 3899.

97. Shishov, M. A. The ordered structure of polyaniline films prepared by in-situ polymerization method. / M. A. Shishov, J. Pfleger // 7th International symposium molecular mobility and order in polymer systems, St. Petersburg. -2011. Book of Abstracts. - P. 210.

98. Horowitz, G. Organic field-effect transistors / G. Horowitz // Adv. Mater. - 1998. - V. 10. - P. 365-377.

99. Пономаренко, С. А. Тиофенсодержащие кремнийорганические макромолекулярные системы для органической оптоэлектроники : автореф. дис. ... д-ра хим. наук : 02.00.06 / Пономаренко Сергей Анатольевич. - М., 2010. - 47 с.

100. Matt, G. J. Switching in C60-fullerene based field effect transistors / G. J. Matt, Th. B. Singh, N. S. Sariciftci, A. Montaigne Ramil and H. Sitter // Appl. Phys. Lett. - 2006. - V. 88. - P. 263516.

101. Gerard, M. Application of conducting polymers to biosensors / M. Gerard, A. Chaubey, B. D. Malhotra // Biosens. Bioelectron. - 2002. - V. 17. - N. 5. - P. 345-359.

102. Hangarter, C. M. Conducting polymer nanowires for chemiresistive and FET-based bio/chemical sensors / C. M. Hangarter, M. Bangar, A. Mulchandani, N. V. Myung // J. Mater. Chem. - 2010. - V. 20. - N. 16. - P. 3131-3140.

103. McQuade, D. T. Conjugated polymer-based chemical sensors / D. T. McQuade,

A. E. Pullen, T. M. Swager // Chem. Rev. - 2000. - V. 100. - N. 7. - P. 25372574.

104. Dimitrakopoulos, C. D. Organic thin film transistors for large area electronics / C. D. Dimitrakopoulos, and P. R. L. Malenfant // Adv. Mater. - 2002. - V. 14. - N. 2. - P. 99-117.

105. Qiu, L. Organic thin-film transistors based on polythiophene nanowires embedded in insulating polymer / L. Qiu, W. H. Lee, X. Wang, J. S. Kim, J. A. Lim, D. Kwak, S. Lee, K. Cho // Adv. Mater. - 2009. - V. 21. - N. 13. - P. 13491353.

106. Bailey, R. A. Sensing volatile chemicals using conducting polymer arrays / R. A. Bailey, K. C. Persaud // In: Polymer sensors and actuators Y. Osada, D. E. De Rossi, (Eds), Berlin, Springer. - 2000. - P. 149-181.

107. Josowicz, M. Suspended gate field-effect transistor modified with polypyrrole as alcohol sensor / M. Josowicz, J. Janata // Anal. Chem. - 1986. - V. 58. - N. 3. -P. 514-517.

108. Gaponik, N. P. A polyaniline based microelectrochemical transistor with an electrocatalytic gate / N. P. Gaponik, D. G. Shchukin, A. I. Kulak, D. V. Sviridov // Mendeleev Commun. - 1997. - V. 7. - N. 2. - P. 70-71.

109. Polk, B. J. Role of protonic and charge transfer doping in solid-state polyaniline /

B. J Polk, K. Potje-Kamloth, M. Josowicz, J. Janata // J. Phys. Chem. B. - 2002. -V. 106 (44). - P. 11457-11462.

110. Collins, P. G. Extreme oxygen sensitivity of electronic properties of carbon nanotubes / P. G. Collins, K. Bradley, M. Ishigami, A. Zettl // Science. - 2000. -V. 287. - N. 5459. - P. 1801-1804.

111. Qi, P. Toward large arrays of multiplex functionalized carbon nanotube sensors for highly sensitive and selective molecular detection / P. Qi, O. Vermesh, M. Grecu, A. Javey, Q. Wang, H. Dai, S. Peng, K. J. Cho // Nano Lett. - 2003. - V. 3. - N. 3. - P. 347-351.

112. Sundgren, H. Chemical sensor arrays and abductive networks / H. Sundgren, I. Lundstrom, H. Vollmer // Sens. Actuat. B. - 1992. - V. 9. - N. 2. - P. 127-131.

113. Potje-Kamloth, K. Conducting polymer-based Schottky barrier and heterojunction diodes and their sensor application / K. Potje-Kamloth // In: Handbook of surfaces and interfaces of materials, H. S. Nalwa, (Ed), San Diego, Academic Press. - 2001. - V. 5. - P. 445-494.

114. Grate, J. W. Acoustic wave microsensor arrays for vapor sensing / J. W. Grate // Chem. Rev. - 2000. - V. 100. - N. 7. - P. 2627-2648.

115. Torosyan, S. A. Synthesis of fullerene-containing methacrylates / S. A. Torosyan, Y. N. Biglova, V. V. Mikheev, Z. T. Khalitova, F. A. Gimalova, M. S. Miftakhov // Mend. Comm. - 2012. - V. 22. - P. 199-200.

116. Tessler, N. Charge transport in disordered organic materials and its relevance to thin-film devices: A tutorial review / N. Tesler, Y. Preezant, N. Rappaport, and Y. Roichman // Adv. Mater. - 2009. - V. 21. - P. 2741-2761.

117. Юмагузин, Ю. М. Энергетические распределения электронов в системе металл-полимер-вакуум / Ю. М. Юмагузин, В. М. Корнилов, А. Н. Лачинов // ЖЭТФ. - 2006. - Т. 130. - № 2. - С. 303-308.

118. Гадиев, P. M. Аномально высокая проводимость вдоль интерфейса двух полимерных диэлектриков / P. M. Гадиев, A. H. Лачинов, B. M. Корнилов, Р. Б. Салихов, Р. Г. Рахмеев, А. Р. Юсупов // Письма в ЖЭТФ. - 2009. - Т. 90. - № 11. - С. 821-825.

119. Salikhov, R. B. Mechanisms of conductivity in metal-polymer-Si thin film structures / R. B. Salikhov, A. N. Lachinov, R. G. Rakhmeyev // Molecular

Crystals and Liquid Crystals. - 2007. - V. 467. - N. 1. - P. 85-92.

120. Chance, R. R. Polyaniline: A theoretical study / R. R. Chance, D. S. Boudreaaux, J. F. Wolf, L. W. Shacklette, R. Silbey, B. Themans, J. M. Andre, J. L. Bredas // Synth. Met. - 1986. - V. 15. - N. 2-3. - P. 105-114.

121. Фишер, Р. Автоэлектронная эмиссия полупроводников / Р. Фишер, Х. Нойман. - М. : Наука, 1971. - 216 с.

122. Chang, C. Y. Carrier transport across metal-semiconductor-barriers / C. Y. Chang, S. M. Sze // Solid State Electron. - 1970. - V. 13. - P. 727-740.

123. Торосян, С. А. Синтез и электрофизические свойства конъюгата фуллерена C60 с 1,3,5-триметоксибензолом / С. А. Торосян, В. В. Михеев, Ю. Н. Биглова, М. С. Мифтахов // ЖОХ. - 2015. -Т. 51. - № 7. - С. 960-962.

124. Yang, J. P. Interface optimization using diindenoperylene for C60 thin film transistors with high electron mobility and stability / J. P. Yang, Q. J. Sun, K. Yonezawa, A. Hinderhofer, A. Gerlach, K. Broch, F. Bussolotti, X. Gao, Y. Li, J. Tang, F. Schreiber, N. Ueno, S. D. Wang, S. Kera // Org. Electr. - 2014. - V. 15. - P. 2749-2755.

125. Lee, S. Y. Irreversible degradation behaviors of an electrolyte-gated polyaniline (PANI) nanowire field-effect transistor / S. Y. Lee, S. K. Lee, H. Lim, G. R. Choi // J. Kor. Phys. Soc. - 2010. - V. 57. - N. 6. - P. 1416-1420.

126. Wang, W. Advances in chemical sensors / W. Wang. - Rijeka : INTECH, 2012. -358 p.

127. Чугунов, Л. С. Кремниево-полимерный фотоэлектрический модуль для низких широт и способ его изготовления / Л. С. Чугунов, А. К. Терехов, С. А. Радин // Патент РФ на изобретение № 2381595. Зарег. 19.12.2008 г.

128. Wang, W. Polyaniline on crystalline silicon heterojunction solar cells / W. Wang, E. A. Schiff // Appl. Phys. Let. - 2007. - V. 91. - P. 133504.