Fyzikální ústav Akademie věd ČR

Nanostrukturované a organické polovodiče tvoří základ řady perspektivních materiálů pro solární články nové generace. Účinnost těchto článků souvisí mj. s rychlostí transportu nosičů náboje a pochopení mechanismů jejich transportu ve zmiňovaných materiálech tvoří odrazový můstek k jejímu zvyšování. Ke studiu transportu jsme použili časově rozlišenou terahertzovou spektroskopii, která umožňuje bezkontaktně charakterizovat komplexní vodivost v terahertzovém oboru se subpikosekundovým časovým rozlišením. Vodivostní spektra byla současně zkoumána pomocí numerických simulací. Díky současnému použití experimentálních a teoretických technik jsme porozuměli mechanismům transportu v řadě komplexních materiálů. Ve filmech nanočástic ZnO a TiO₂ jsme popsali souvislost terahertzových spekter s mechanismy transportu uvnitř nanočástic a mezi nanočásticemi [H. Němec a kol., Phys. Rev. B 79, 115309 (2009)]. Tyto poznatky nám později umožnily určit vliv malých a velkých zrn v mikrokrystalickém křemíku na transport nosičů náboje [L. Fekete a kol., Phys. Rev. B 79, 115306 (2009)]. Ve směsi polymeru a elektronového akceptoru jsme zjistili, že pohyb děr po řetězcích polymeru je podstatně omezen potenciálovými bariérami, které mohou souviset např. s torzí řetězců polymeru [H. Němec a kol., Phys. Rev. B 79, 245326 (2009)]. (více...)

Obr. 1: Schéma principu transportu náboje ve směsi polymeru LBPP1 a fullerenového akceptoru. Vpravo nahoře je znázorněn model potenciálových barier použit k výpočtu transportu náboje mezi jednotlivými segmenty polymeru; vlevo dole je vynesen dramatický pokles vodivosti vlivem lokalizace náboje mezi potenciálovými barierami pozorovaný na sub-pikosekundové časové škále.