过去的几十年,半导体行业中,无论是无机半导体材料还是有机半导体材料都在飞速地发展,相比于无机半导体,有机半导体有着本质的优越性,其生产成本比较廉价,有着较轻的重量,种类比较多,器件的制作工艺相对于无机电子器件来说比较简单。由于这些良好的特点,有机半导体材料吸引了许多科学家和公司的关注,许多公司和科研机构对其投入大量的研究资源。目前有机半导体已经有了许多常见产品,例如OLED照明灯,显示屏等。虽然有机电子器件已经有了很大的发展,但是在实验中界面处理想的“零”注入势垒的欧姆接触还没有实现,所以有机电子器件还有很大的发展空间。在基片-有机物接触中,费米能级的位置对器件的性能有很大影响,其决定了电荷的注入势垒。因此费米能级的位置与态密度(DOS)和间隙态密度(DOGS)分布的关系需要进行定量分析。此外,研究者一般采用掺杂来提高有机电子器件的电导率和载流子的迁移率。经过掺杂后,不同有机材料器件的电导率却有不同现象,这也需要进一步研究。本文着重以上几点进行了理论和实验上的研究,研究内容有以下几个部分:一、我们进行了计算和实验研究:(1)说明在弱相互作用的电极-有机半导体(pentacene,α-NPD,F8BT)系统中的费米能级出现钉扎现象;(2)说明惰性电极表面各种有机材料普遍存在钉扎现象的共同原因。对于(1),EF-HOMO和EF-LUMO距离与电极功函数关系的计算结果与紫外光电子能谱(UPS)和开尔文探针法(Kelvin-probe)的结果非常吻合。对于(2),我们从理论上发现钉扎现象发生在HOMO-LUMO带隙中没有任何电子态的系统中,从而表明,这是一种适用于各种带隙材料的普遍费米级类钉扎现象,即使在接触时不存在特殊的界面态。进一步分析最小空穴和电子注入势垒,发现高斯分布的HOMO和LUMO载流子注入势垒是由HOMO和LUMO带的标准偏差程度确定的,这与实验结果非常吻合。二、研究了初始n型和p型“本征”有机Alq3和NPB薄膜通过使用三氧化钼(MoO3)作为p型掺杂剂掺杂的机理。据发现Alq3和NPB薄膜“仅有空穴”器件的电导率都随着Mo03的掺杂比例(MR)的提高而提高。然而,可以观察到在NPB和Alq3经过掺杂之后的电导率变化的区别,其中(1)在整个MR范围内,斜率S>1说明Alq3薄膜的电导率增加迅速;(2)在NPB薄膜中,斜率S>1的电导率变化可以在低掺杂比例区间(MR≤0.04)内观察到,以及在MR≥0.04的区间内发现斜率S≈1的电导率变化。根据这些观察,我们提出在有机薄膜的能带中占据和未占据的间隙态密度分布差异是“本征”n型或p型有机薄膜的起因,因而可以通过MoO3进行不同程度的钝化。这些发现为通过降低有机薄膜中的间隙态密度而改善自由载流子浓度提供了有效的途径。