Ответ: В настоящее время для описания инжекции носителей зарядов в структуре ЭЛУ используются два классических механизма:

1) туннельной инжекцииФаулера-Нордгейма и

2) термоионной эмиссии Ричардсона-Шоттки (рис. 1).

Исследования показали, что при больших электрических полях имеет место туннельная инжекция, а при малых – термоионная эмиссия. лотность тока туннельной инжекции определяется формулой: (2-1), где А – постоянная Ричардсона, , e и m – заряд и масса электрона, k – постоянная Больцмана, h – постоянная Планка, Φ – работа выхода, F – напряженность электрического поля.

Ток термоионной эмиссии: (2-2), где , e - диэлектрическая постоянная, T – температура.

Как следует из формул (2-1), (2-2) ток инжектированных носителей определяется, главным образом, величинами напряженности электрического поля и работы выхода, или барьером, зависящим от сродства к электрону или потенциала ионизации органического материала.

Форрестс сотр. предсказывают также механизм инжекции, связанный с заполнением ловушек на границе металл/органический слой. В действительности для описания работы реальных ЭЛУ используется комбинация существующих механизмов инжекции.

Необходимо отметить, что, так как ЭЛУ представляет собой многослойную структуру, явления на границах раздела металл/органика и органика/органика играют очень важную роль при работе устройств. На границе металл/органика, величина барьеров, которые необходимо преодолевать электронам (Φ_e) и дыркам (Φ_h), зависит от положения HOMOи LUMO органического слоя по отношению к уровню Ферми (E_F). Если построить энергетическую диаграмму относительно уровня вакуума (E_vac), Φ_hбудет равен разнице между потенциалом ионизации (IP) и работой выхода металла (Φ_M) (Φ_h = IP – Φ_M), а Φ_e – разнице между Φ_M и сродством к электрону (EA) органического слоя (Φ_e = Φ_M – EA). IP и E_F могут быть определены из фотоэлектронных спектров органической и металлической пленок, соответственно. Величина EA обычно оценивается по величине IP и разнице между уровнями HOMOи LUMO; последняя может быть определена на основе оптических измерений. В реальных системах предположение о существовании общего уровня вакуума не является вполне обоснованным. В большинстве случаев при осаждении пленок органических материалов на металлическую поверхность возникает “дипольный слой” на границе металл/органика. Образование такого слоя может быть результатом действия многих факторов, например, переноса заряда через границу раздела, перераспределения электронных облаков, химической реакции, а также других типов перераспределения электронного заряда. Это приводит к резкому смещению электрического потенциала вдоль дипольного слоя и, как следствие, к “смещению” на величину Δ идеального уровня вакуума на границе раздела. Величина Δ зависит от величины дипольного момента. Схематическая энергетическая диаграмма расположения уровней на границе раздела металл/органика в случае отсутствия и при образовании дипольного слоя представлена на рис. 2а и 2б, соответственно. Так, во втором случае, Φ_e = Φ_M – EA – Δ, а Φ_h = IP – Φ_M + Δ. Экспериментальные данные фотоэлектронной спектроскопии для металлической и органической пленок представлены на рис. 2в.

Приведем некоторые выводы, сделанные на основании анализа экспериментальных данных:

1)В общем случае, энергетическая разница между металлическим и органическим слоем отрицательна (уровень вакуума понижается, Δ<0). Исключение составляют случаи, когда сильные электроноакцепторные группы, такие как, например, атомы фтора, контактируют с поверхностью;

2)Чем больше величина работы выхода металла, тем больше величина смещения Δ;

3)Дипольный слой на границе органика/органика обычно пренебрежимо мал; только в случае границ раздела между сильным донором и сильным акцептором может существовать барьер ~ 0.2–0.3 эВ за счет процессов переноса заряда;

4)В целом же, образование дипольного слоя на границах раздела металл/органика является очень многофакторным процессом, и требует дальнейшего изучения.