Study of carrier transport, trapping and optical nonlinearities in polymers promising for optoelectronic applications

• Main Author: Pranaitis, Mindaugas
• Other Authors: Kažukauskas, Vaidotas
• Format: Doctoral Thesis
• Language: English
• Published: Lithuanian Academic Libraries Network (LABT) 2012
• Subjects: Materials Engineering; Carrier transport; Trapping; Polymer; DNA complex; Krūvio pernaša; Pagava; Polimeriniai puslaidininkiai; DNR kompleksai
• Online Access: http://vddb.laba.lt/fedora/get/LT-eLABa-0001:E.02~2012~D_20121001_093403-67813/DS.005.1.01.ETD

The main goals of the thesis are advanced characterization by complementary optical and electrical methods of organic semiconductors and the complexes of DNA (deoxyribonucleic acid) designed with purposefully controllable properties for opto-, photo- and electrical applications in modern device engineering. It was demonstrated that the polymer photovoltaic device having an active layer with donor/transmitter/acceptor structure bearing polar molecules exhibits the improvement of the external quantum efficiency associated with the growth of the mobility and reduced potential barrier for charge injection or extraction from the electrodes. The impact of the trapping states and their energetical and spatial distribution on the charge transport properties of organic semiconductors was revealed by several different complementary methods. It was demonstrated that carrier trapping is effectively involved in the charge transport phenomena, depending on the exciting light spectral range and applied electrical field. The influence of the hybrid DNA, dyes and silica material complexes on the optical properties of bio-organic materials was proven. Later the new cationic surfactant with a high efficiency third order nonlinear optical properties was demonstrated, which extended the range of available solvents for DNA complex. === Disertacija skirta išanalizuoti veiksnius, įtakojančius krūvio pernašą ir pagavimą šiuolaikinėse organinėse medžiagose skirtose optoelektronikai, bei ištirti DNR bio-molekulių įtaką elektrinėms bei optinėms medžiagų savybėms. Eksperimentiškai nustatyta, kad polimerinės medžiagos turinčios aktyviojo sluoksnio struktūrą: donoras/pernašos grandis/akceptorius ir chemiškai sujungtos su polinėmis molekulėmis, pasižymi išorinio kvantinio našumo padidėjimu, susijusiu su judrio išaugimu ir sumažėjusiu potencialo barjeru krūvininkų injekcijai ar ekstrakcijai iš elektrodų. Panaudojant keletą skirtingų, bet papildančių eksperimentinių metodų, parodyta pagavimo būsenų ir jų energetinio bei erdvinio pasiskirstymo įtaka krūvininkų pernašos savybėms organiniuose puslaidininkiuose. Pademonstruota, kad krūvininkų pagavimas efektyviai lemia krūvio pernašos reiškinius ir priklauso nuo žadinančios šviesos spektro pločio bei pridėto elektrinio lauko. Nustatyta DNR komplekso, sudaryto iš dažo ir silikagelio matricos, įtaka optinėms medžiagos savybėms. Taip pat pademonstruoti nauji katijoniniai surfaktantai su efektyviomis trečios eilės netiesinės optikos savybėmis, kurie išplečia tirpiklių pasirinkimą gaminant DNR kompleksus.