 |
|||||||||
 |
2020, том 18, выпуск 2 |
|
|||||||
|
|||||||||
Выпуски/2020/том 18 /выпуск 2 |
V. O. Leonov, Ye. V. Shevchenko, E. G. Petrov
«Impact of Gate Potential on the Electroluminescence of the Molecular Photodiode»
227–240 (2020)
PACS numbers: 05.60.Gg, 33.50.-j, 73.63.Nm, 78.60.Fi, 85.35.-p, 85.60.-q, 85.65.+h
В работе исследован механизм возникновения электролюминесценции в молекуле-флуорофоре, который имеет асимметричное распределение электронной плотности на орбиталях, участвующих в переносе электронов через структуру «электрод 1–молекула–электрод 2». Флуорофор находится в электрическом поле, создаваемом межэлектродной разностью потенциалов V и потенциалом базы \(V_G\). Потенциалы смещают положение энергетических уровней молекулярных орбиталей молекулы флуорофора относительно уровней Ферми металлических электродов и, таким образом, способствуют возникновению резонансного перескока электронов между молекулярными орбиталями и проводящими состояниями электродов. Детально анализируются системы, в которых активными молекулярными орбиталями являются низшая заполненная и высшая незаполненная орбитали. Поскольку центры электронных плотностей орбиталей находятся на различном расстоянии от электродных поверхностей, это приводит к различным скоростям перескока электронов между зонными состояниями электродов и орбиталями молекулы-флуорофора. Как результат, возникает полярность в формировании электролюминесценции, проявляющаяся в том, что мощности излучения флуорофора при V > 0 та V < 0 заметно отличаются. Найдены критические значения потенциалов, соответствующие включению и выключению электролюминесценции, а также показана зависимость этих потенциалов как от положения уровней энергии орбиталей, задействованных в трансмиссии электронов, так и величины потенциала базы. Показано также, что при определённых значениях \(V_G\) включение электролюминесценции происходит при меньших по величине значениях V. Это может быть использовано для контроля электролюминесценции в молекулярных фотодиодах.
Keywords: photon generation, fluorophore, gate potential, molecular electroluminescence, single-molecule device
References
1. P. Hanggi, M. Ratner, and S. Yaliraki, Chem. Phys., 281, Issues 2–3: 111 (2002).2. M. Galperin, M. A. Nitzan, and A. Ratner, J. Phys.: Condens. Matter, 19: 103201 (2007); https://doi.org/10.1088/0953-8984/19/10/103201.
3. F. Chen and N. J. Tao, Acc. Chem. Res., 42, No. 3: 429 (2009); https://doi.org/10.1021/ar800199a.
4. D. Xiang, X. Wang, C. Jia, T. Lee, and X. Guo, Chem. Rev., 116, No. 7: 4318 (2016); https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.5b00680.
5. Zh. Wang, Q. Liu, T. Chen, Ya. Wang, Ji. Yuan, Ch. Zheng, Ru. Chen, and W. Huang, Dyes and Pigments, 113: 529 (2015); https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2014.09.017.
6. M. S. Subeesh, K. Shanmugasundaram, C. D. Sunesh, R. K. Chitumalla, J. Jang, and Y. Choe, J. Phys. Chem. C, 120, No. 22: 12207 (2016); https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.6b03710.
7. B. Doppagne, M. C. Chong, E. Lorchat, S. Berciaud, M. Romeo, H. Bulou, A. Boeglin, F. Scheurer, and G. Schull, Phys. Rev. Lett., 118: 127401 (2017); https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.118.127401.
8. Q. Meng, Ch. Zhang, Ya. Zhanga, Ya. Zhang, Yu. Liao, and Zh. Dong, Appl. Phys. Lett., 107: 043103 (2015); https://doi.org/10.1063/1.4927650.
9. F. Geng, Ya. Kuang, Y. Yu, Y. Liao, Ya. Zhang, Ya. Zhang, and Zh. Dong, J. Luminescence, 157: 39 (2015); https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2014.08.033.
10. M. C. Chong, L. Sosa-Vargas, H. Bulou, A. Boeglin, F. Scheurer, F. Mathevet, and G. Schull, Nano Lett., 16, No. 10: 6480 (2016); https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.6b02997.
11. G. Reecht, F. Scheurer, V. Speisser, Y. J. Dappe, F. Mathevet, and G. Schull, Phys. Rev. Lett., 112: 047403 (2014); https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.112.047403.
12. G. Chen, X.-G. Li, Z.-Y. Zhang, and Z.-C. Dong, Nanoscale, 7, No. 6: 2442 (2015); https://doi.org/10.1039/C4NR06519K.
13. Y. Zhang and V. May, Phys. Rev. B, 89: 245441 (2014); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.89.245441.
14. E. G. Petrov, Chem. Phys., 326, No. 1: 151 (2006); https://doi.org/10.1016/j.chemphys.2006.04.016.
15. M. Galperin and M. A. Nitzan, Phys. Chem. Chem. Phys., 14, No. 26: 9421 (2012); https://doi.org/10.1039/C2CP40636E.
16. E. G. Petrov, V. O. Leonov, V. May, and P. Hanggi, Chem. Phys., 407: 53 (2012); https://doi.org/10.1016/j.chemphys.2012.08.017.
17. E. G. Petrov, V. O. Leonov, and Ye. V. Shevchenko, Ukr. J. Phys., 59, No. 6: 628 (2014); https://doi.org/10.15407/ujpe59.06.0628.
18. E. G. Petrov, V. O. Leonov, and V. Snitsarev, J. Chem. Phys., 138: 184709 (2013); https://doi.org/10.1063/1.4803697.
19. E. G. Petrov, V. O. Leonov, and E. V. Shevchenko, J. Exp. Theor. Phys., 125, No 5: 856 (2017); https://doi.org/10.1134/S1063776117110115.
20. S. W. Wu, G. V. Nazin, and W. Ho, Phys. Rev. B, 77: 205430 (2008); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.77.205430.
21. J. S. Seldenthuis, H. S. J. van der Zant, and J. M. Thijssen, Phys. Rev. B, 81: 205430 (2010); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.81.205430.
22. G. Tian and Y. Luo, Phys. Rev. B, 84: 205419 (2011); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.84.205419.
 Все статьи доступны по Лицензии Creative Commons “Attribution-NoDerivatives” («атрибуция — без производных статей») 4.0 Всемирная ©2003—2021 НАНОСИСТЕМЫ, НАНОМАТЕРИАЛЫ, НАНОТЕХНОЛОГИИ Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова Национальной Академии наук Украины. Электронная почта: tatar@imp.kiev.ua Телефоны и адрес редакции О сборнике Пользовательское соглашение |