[发明专利]一种检测分子半导体材料中电学输运带隙的方法

权利要求书

1.一种检测分子半导体材料中电学输运带隙的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制备热电子晶体管，所述热电子晶体管包括发射电极Al、基电极Ni和收集电极Al，所述发射电极Al与基电极Ni之间设置绝缘层Al₂O₃，所述基电极Ni与收集电极Al之间设置分子半导体层；

(2)在热电子晶体管中的Al/Al₂O₃/Ni隧道结上施加扫描电压V_EB，在不同温度下测量Al/Al₂O₃/Ni隧道结上产生的电流I_EB，获得不同温度下的电流-电压曲线I_EB-V_EB；根据I_EB-V_EB曲线分析获得的Al/Al₂O₃/Ni隧道结的质量；

(3)在热电子晶体管上施加额定电压V_CB，并在光照和不同温度下，测量热电子晶体管上产生的光响应电流I_CB，获得不同温度下的光响应电流-时间曲线I_CB-T；根据I_CB-T曲线分析热电子晶体管中分子半导体薄膜的完整性；

(4)在热电子晶体管中Al/Al₂O₃/Ni隧道结上施加正向扫描电压，在热电子晶体管的收集电极Al测量热空穴电流I_C-hot，获得热空穴电流-电压曲线I_C-hot-V_EB；从曲线I_C-hot-V_EB上读取开启电压的数值，其对应的空穴能量即为Ni的费米能级和分子半导体的HOMO能级之间的势垒值Δ；

(5)将势垒值Δ代入公式HOMO＝-(4.9eV+Δ)，计算得出分子半导体的本征HOMO能级数值；其中Δ是热空穴电流-电压曲线测得的Ni的费米能级和分子半导体的HOMO能级之间的势垒值；

(6)在热电子晶体管中Al/Al₂O₃/Ni隧道结上施加反向扫描电压，并且在热电子晶体管的收集电极Al测量热电子电流I_C-hot，获得热电子电流-电压曲线I_C-hot-V_EB；从曲线I_C-hot-V_EB上读取开启电压的数值，其Ni的费米能级和分子半导体的LUMO能级之间的势垒值

(7)将势垒值代入公式计算得出分子半导体的本征LUMO能级数值，其中是热电子电流-电压曲线测得的Ni的费米能级和分子半导体的LUMO能级之间的势垒值；

(8)将步骤(5)计算得出分子半导体的HOMO能级数值和步骤(7)计算得出分子半导体的LUMO能级数值，代入公式E_g＝LUMO-HOMO，计算得出最终的分子半导体的电学输运带隙Eg。

2.根据权利要求1所述的检测分子半导体材料中电学输运带隙的方法，其特征在于，所述步骤(1)中热电子晶体管的制备方法，包括以下步骤：

S1：对玻璃片进行清洗，获得洁净的玻璃片基底；

S2：在步骤S1制得的玻璃片基底上采用电子束蒸镀，获得一层20nm的发射电极Al；

S3：将步骤S2制得的发射电极Al在12W的功率下氧化3min，获得氧化物绝缘层Al₂O₃薄膜；

S4：采用热蒸镀，在步骤S3制得的Al₂O₃薄膜上方沉积一层18nm的基电极Ni，制得Al/Al₂O₃/Ni隧道结；

S5：在步骤S4中基电极Ni上方旋涂一层分子半导体薄膜；

S6：在步骤S5制得的分子半导体薄膜上方，蒸镀12nm的收集电极Al，制得热电子晶体管。

3.根据权利要求2所述的检测分子半导体材料中电学输运带隙的方法，其特征在于，所述步骤S1中清洗具体为依次用洗洁精、纯净水、乙醇、丙酮、异丙醇对玻璃片进行清洗。