 |
|||||||||
 |
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
У роботі досліджено механізм виникнення електролюмінесценції у молекулі-флюорофорі, що має асиметричний розподіл електронної густини на орбіталях, які беруть участь у перенесенні електронів через структуру «електрода 1–молекула–електрода 2». Флюорофор знаходиться в електричному полі, яке створюється міжелектродною ріжницею потенціялів V та потенціялом бази \(V_G\). Потенціяли зсувають положення енергетичних рівнів молекулярних орбіталей молекули флюорофора відносно рівнів Фермі металевих електрод і, таким чином, сприяють виникненню резонансного стрибка електронів між молекулярними орбіталями та станами провідности електрод. Детально аналізуються системи, в яких активними молекулярними орбіталями є найнижча заповнена та вища незаповнена орбіталі. Оскільки центри електронних густин орбіталей розташовані на різній віддалі від електродних поверхонь, це приводить до різних швидкостей перестрибування електронів між зонними станами електрод та орбіталями молекули-флуорофора. Як наслідок, виникає полярність у формуванні електролюмінесценції, яка проявляється в тому, що потужності випромінювання флюорофора при V > 0 та V < 0 помітно відрізняються. Знайдено критичні значення потенціялів, які відповідають вмиканню та вимиканню електролюмінесценції, а також показано залежність цих потенціялів як від положення рівнів енергії орбіталей, задіяних у трансмісії електронів, так і від величини потенціялу бази. Показано також, що за певних значень \(V_G\) вмикання електролюмінесценції відбувається при менших за величиною значеннях V. Це може бути використано для контролю електролюмінесценції у молекулярних фотодіодах.
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.
 Усі статті ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна ©2003—2021 НАНОСИСТЕМЫ, НАНОМАТЕРИАЛЫ, НАНОТЕХНОЛОГИИ Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова Национальной Академии наук Украины. Електрона пошта: tatar@imp.kiev.ua Телефони та адреса редакції Про збірник Угода користувача |