The dependence of device dark current on the active-layer morphology of solution-processed organic photodetectors

Advanced Functional Materials

Volumn 20, Issue 22, 2010, Pages 3895-3903

  Keivanidis, Panagiotis E ^a   Ho, Peter K H ^c   Friend, Richard H ^b   Greenham, Neil C ^b  

^a IMPERIAL COLLEGE LONDON   (United Kingdom)

^b UNIVERSITY OF CAMBRIDGE   (United Kingdom)

^c NATIONAL UNIVERSITY OF SINGAPORE   (Singapore)

Author keywords

dark current; microstructures; perylene diimide; photodetectors; photovoltaics

Indexed keywords

ACTIVATION ENERGY E; ANNEALING TEMPERATURES; BENZOTHIADIAZOLES; BI-LAYER; BLOCKING LAYERS; BULK HETEROJUNCTION; CARRIER INJECTION; COMPOSITION DEPENDENCE; CURRENT INCREASE; DARK CONDUCTIVITY; DEVICE PARAMETERS; ELECTRON ACCEPTOR; ELECTRON DONORS; ELECTRON-ACCEPTING; ENVIRONMENTAL FACTORS; EXTERNAL QUANTUM EFFICIENCY; FILL FACTOR; LAYER MORPHOLOGY; ORGANIC PHOTODETECTOR; ORGANIC PHOTODIODES; PERYLENE DIIMIDE; PERYLENE TETRACARBOXYLIC DIIMIDE; PERYLENEDIIMIDES; PHOTOACTIVE LAYERS; PHOTOVOLTAICS; REVERSE BIAS; SOLUTION-PROCESSED; TEMPERATURE DEPENDENCE; TEMPERATURE INDEPENDENTS; THERMALLY ACTIVATED; THERMALLY INDUCED; TWO-STEP MECHANISMS;

ACTIVATION ENERGY; ATOMIC FORCE MICROSCOPY; BIAS VOLTAGE; COALESCENCE; DARK CURRENTS; ELECTRONS; HETEROJUNCTIONS; MICROSTRUCTURE; MORPHOLOGY; OPEN CIRCUIT VOLTAGE; OPTOELECTRONIC DEVICES; PHOTODETECTORS; PHOTODIODES; PHOTOVOLTAIC EFFECTS; SODIUM; SWITCHING CIRCUITS;

EQUIPMENT;

EID: 78649840449     PISSN: 1616301X     EISSN: 16163028     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adfm.201000967     Document Type: Article

References (72)

1. a) C. W. Tang, Appl. Phys. Lett. 1986, 48, 183
2. b) P. Panayotatos, D. Parikh, R. Sauers, G. Bird, A. Piechowski, S. Husain, Solar Cells 1986, 18, 71
3. c) C. W. Tang, S. A. Vanslyke, Appl. Phys. Lett. 1987, 51, 913
4. d) R. H. Friend, R. W. Gymer, A. B. Holmes, J. H. Burroughes, R. N. Marks, C. Taliani, D. D. C. Bradley, D. A. Dos Santos, J. L. Brédas, M. Logdlund, W. R. Salaneck, Nature 1999, 397, 121
5. e) L.-L. Chua, J. Zaumseil, J.-F. Chang, E. C.-W. Ou, P. K. H. Ho, H. Sirringhaus, R. H. Friend, Nature 2005, 434, 194.
6. T. Ameri, G. Dennler, C. Lungenschmied, C. J. Brabec, Energy Environ. Sci. 2009, 2, 347.
7. G. Dennler, M. C. Scharber, C. J. Brabec, Adv. Mater. 2009, 21, 1323.
8. a) M. Punke, S. Valouch, S. W. Kettlitz, N. Christ, C. Gartner, M. Gerken, U. Lemmer, Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 071118
9. b) E. P. Keivanidis, N. C. Greenham, H. Sirringhaus, R. H. Friend, J. C. Blakesley, R. Speller, T. Agostinelli, M. Campoy-Quiles, D. D. C. Bradley, J. Nelson, Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 023304
10. c) T. N. Ng, W. S. Wong, M. L. Chabinyc, S. Sambandan, R. A. Street, Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 213303
11. d) E. P. Keivanidis, S.-H. Khong, P. K. H. Ho, N. C. Greenham, R. H. Friend, Appl. Phys. Lett. 2009, 94, 173303
12. e) T. Rauch, M. Boberl, S. F. Tedde, J. Furst, M. V. Kovalenko, G. N. Hesser, U. Lemmer, W. Heiss, O. Hayden, Nature Photonics 2009, 3, 332.
13. a) S. R. Forrest, Nature 2004, 428, 911
14. b) R. A. Street, W. S. Wong, S. E. Ready, I. L. Chabinyc, A. C. Arias, S. Limb, A. Salleo, R. Lujan, Materials Today 2006, 9, 32
15. c) J. Huang, X. Wang, Y. Kim, A. J. deMello, D. D. C. Bradley, J. C. deMello, Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 3904
16. d) R. Green, A. Morfa, A. J. Ferguson, N. Kopidakis, G. Rumbles, S. E. Shaheen, Appl. Phys. Lett 2008, 92, 033301
17. e) S. F. Tedde, J. Kern, T. Sterzl, J. Furst, P. Lugli, O. Hayden, Nano Lett. 2009, 9, 980.
18. a) C. J. Brabec, N. S. Sariciftci, J. C. Hummelen, Adv. Funct. Mater. 2001, 11, 15
19. b) N. S. Sariciftci, L. Smilowitz, A. J. Heeger, F. Wudl, Science 1992, 258, 1474
20. c) Y. Y. Liang, D. Q. Feng, Y. Wu, S.-T. Tsai, G. Li, C. Ray, L. P. Yu, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 7792
21. d) Y. Y. Liang, Y. Wu, D. Q. Feng, S.-T. Tsai, H.-J. Son, G. Li, L. P. Yu, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 56
22. e) J. J. M. Halls, C. A. Walsh, N. C. Greenham, E. A. Marseglia, R. H. Friend, S. C. Moratti, A. B. Holmes, Nature 1995, 376, 498.
23. a) A. C. Arias, J. D. MacKenzie, R. Stevenson, J. J. M. Halls, M. Inbasekaran, E. P. Woo, D. Richards, R. H. Friend, Macromolecules 2001, 34, 6005
24. b) Y. Kim, S. A. Choulis, J. Nelson, D. D. C. Bradley, S. Cook, J. R. Durrant, Appl. Phys. Lett. 2005, 86, 063502
25. c) G. Li, Y. Yao, H. Yang, V. Shrotriya, G. Yang, Y. Yang, Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 1636
26. d) J. Peet, J. Y. Kim, N. E. Coates, W. L. Ma, D. Moses, A. J. Heeger, G. C. Bazan, Nature Mater. 2007, 6, 497
27. e) A. R. Campbell, J. M. Hodgkiss, S. Westenhoff, I. A. Howard, R. A. Marsh, C. R. McNeill, R. H. Friend, N. C. Greenham, Nano Lett. 2008, 8, 3942
28. f) M. Campoy-Quiles, T. Ferenczi, T. Agostinelli, P. G. Etchegoin, Y. Kim, T. D. Anthopoulos, P. N. Stavrinou, D. D. C. Bradley, J. Nelson, Nature Mater. 2008, 7, 158
29. g) C. Muller, T. A. M. Ferenczi, M. Campoy-Quiles, J. M. Frost, D. D. C. Bradley, P. Smith, N. Stingelin-Stutzmann, J. Nelson, Adv. Mater. 2008, 20, 3510.
30. A. C. Arias, N. Corcoran, M. Banach, R. H. Friend, J. D. MacKenzie, W. T. S. Huck, Appl. Phys. Lett. 2002, 80, 1695.
31. L. Schmidt-Mende, A. Fechtenkotter, K. Mullen, E. Moons, R. H. Friend, J. D. MacKenzie, Science 2001, 293, 1119.
32. N. A. Iyengar, B. Harrison, R. S. Duran, K. S. Schanze, J. R. Reynolds, Macromolecules 2003, 36, 8978.
33. J.-S. Kim, P. K. H. Ho, C. E. Murphy, R. H. Friend, Macromolecules 2004, 37, 2861.
34. a) P. C. Jukes, S. Y. Heriot, J. S. Sharp, R. A. L. Jones, Macromolecules 2005, 38, 2030
35. b) C. M. Bjorstrom, A. Bernasik, J. Rysz, A. Budkowski, S. Nilsson, M. Svensson, M. R. Andersson, K. O. Magnusson, E. Moons, J. Phys.: Condens. Matter 2005, 17, L529
36. c) A. M. Higgins, S. J. Martin, R. L. Thompson, J. Chapell, M. Voigt, D. G. Lidzey, R. A. L. Jones, M. Geoghegan, J. Phys.: Condens. Matter 2005, 17, 1319.
37. A. J. Moule, J. B. Bonekamp, K. Meerholz, J. Appl. Phys. 2006, 100, 094503.
38. S. van Bavel, E. Sourty, G. de With, K. Frolic, J. Loos, Macromolecules 2009, 42, 7396.
39. a) M. Fahlman, W. R. Salaneck, Surface Science 2002, 500, 904
40. b) M. Geoghegan, G. Krausch, Prog. Polym. Sci. 2003, 28, 261
41. c) A. Budkowski, A. Bernasik, P. Cyganik, J. Raczkowska, B. Penc, B. Bergues, K. Kowalski, J. Rysz, J. Janik, Macromolecules 2003, 36, 4060.
42. S. E. Shaheen, C. J. Brabec, N. S. Sariciftci, F. Padinger, T. Fromherz, J. C. Hummelen, Appl. Phys. Lett. 2001, 78, 841.
43. D. Gupta, M. Bag, K. S. Narayan, Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 093301.
44. J. C. Blakesley, R. Speller, Med. Phys. 2008, 35, 225.
45. G. Li, V. Shrotriya, J. S. Huang, Y. Yao, T. Moriarty, K. Emery, Y. Yang, Nature Mater. 2005, 4, 864.
46. a) R. Stevenson, A. C. Arias, C. Ramsdale, J. D. MacKenzie, D. Richards, Appl. Phys. Lett. 2001, 79, 2178
47. b) J. Raczkowska, J. Rysz, A. Budkowski, J. Lekki, M. Lekka, A. Bernasik, K. Kowalski, P. Czuba, Macromolecules 2003, 36, 2419
48. c) C. R. McNeill, B. Watts, L. Thomsen, W. J. Belcher, A. L. D. Kilcoyne, N. C. Greenham, P. C. Dastoor, Small 2006, 2, 1432
49. d) M. P. Felicissimo, D. Jarzab, M. Gorgoi, M. Forster, U. Scherf, M. C. Scharber, S. Svensson, P. Rudolf, M. A. Loi, J. Mater. Chem. 2009, 19, 4899
50. e) S. D. Oosterhout, M. M. Wienk, S. S. van Bavel, R. Thiedmann, L. J. A. Koster, J. Gilot, J. Loos, V. Schmidt, R. A. J. Janssen, Nature Mater. 2009, 8, 818.
51. a) C. W. Struijk, A. B. Sieval, J. E. J. Dakhorst, M. van Dijk, P. Kimkes, R. B. M. Koehorst, H. Donker, T. J. Schaafsma, S. J. Picken, A. M. van de Craats, J. M. Warman, H. Zuilhof, E. J. R. Sudhoelter, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 11057
52. b) R. J. Chesterfield, J. C. McKeen, C. R. Newman, P. C. Ewbank, D. A. da Silva, J.-L. Brédas, L. L. Miller, K. R. Mann, C. D. Frisbie, J. Phys. Chem. B 2004, 108, 19281
53. c) J. L. Li, F. Dierschke, J. S. Wu, A. C. Grimsdale, K. Müllen, J. Mater. Chem. 2006, 16, 96
54. d) M. Sommer, S. Huttner, U. Steiner, M. Thelakkat, Appl. Phys. Lett. 2009, 95, 183308
55. e) S. Vajiravelu, R. Lygaitis, J. V. Grazulevicius, V. Gaidelis, V. Jankauskas, S. Valiyaveettil, J. Mater. Chem. 2009, 19, 4268
56. f) S. Foster, C. E. Finlayson, E. P. Keivanidis, Y. S. Huang, I. Hwang, R. H. Friend, M. B. J. Otten, L. P. Lu, E. Schwartz, R. J. M. Nolte, A. E. Rowan, Macromolecules 2009, 42, 2023
57. g) H. C. Hesse, J. Weickert, M. Al-Hussein, L. Dossel, X. L. Feng, K. Müllen, L. Schmidt-Mende, Sol. Energ. Mat. Sol. C. 2010, 94, 560
58. h) Z. Chen, U. Baumeister, C. Tschierske, F. Würthner, Chem. Eur. J. 2007, 13, 450.
59. S.-G. Liu, G. D. Sui, R. A. Cormier, R. M. Leblanc, B. A. Gregg, J. Phys. Chem. B 2002, 106, 1307.
60. S. Erten, F. Meghdadi, S. Gunes, R. Koeppe, N. S. Sariciftci, S. Icli, Eur. Phys. J. Appl. Phys. 2006, 36, 225.
61. E. P. Keivanidis, I. A. Howard, R. H. Friend, Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 3189.
62. J. C. Blakesley, P. E. Keivanidis, M. Campoy-Quiles, C. R. Newman, Y. Jin, R. Speller, H. Sirringhaus, N. C. Greenham, J. Nelson, P. Stavrinou, Nuclear Instruments & Methods in Physics Research A 2007, 580, 774.
63. N. Li, B. E. Lassiter, R. R. Lunt, G. Wei, S. R. Forrest, Appl. Phys. Lett. 2009, 94, 023307.
64. D. W. Sievers, V. Shrotriya, Y. Yang, J. Appl. Phys. 2006, 100, 114509.
65. P. J. Collings, M. Hird, in Introduction to Liquid Crystals Chemistry and Physics, (Eds:, G. W. Gray, J. W. Goodby, &, A. Fukuda,), Taylor & Francis, London (UK), Bristol (USA) 1997, Chap. 9.
66. I. A. Howard, F. Laquai, E. P. Keivanidis, R. H. Friend, N. C. Greenham, J. Phys. Chem. C 2009, 113, 21225.
67. J. J. Dittmer, E. A. Marseglia, R. H. Friend, Adv. Mater. 2000, 12, 1270.
68. Y. Xia, R. H. Friend, Adv. Mater. 2006, 18, 1371.
69. a) H. Graaf, D. Schlettwein, N. I. Jaeger, Phys. Chem. Chem. Phys. 1999, 1, 1801
70. b) H. Graaf, D. Schlettwein, J. Appl. Phys. 2006, 100, 126104.
71. W. J. Potscavage, S. Yoo, B. Kippelen, Appl. Phys. Lett. 2008, 93, 193308.
72. J. C. Blakesley, H. S. Clubb, N. C. Greenham, Phys. Rev. B 2010, 81, 045210.