Magnetic field modulation of triplet-induced delayed fluorescence and photoenhanced currents in crystalline pyrene

The effects of magnetic fields (0-6 kG) on the delayed fluorescence and photoenhanced currents in crystalline pyrene at 300 K can be explained qualitatively using the theories already used for anthracene. It is found that the moving triplet exciton has the same zero-field fine structure as the monomer exciton. In delayed fluorescence, triplet pair formation is diffusion limited with no long range interaction (rate constant 2.7 x 10-10 cm3 s-1) and pair lifetime is of the order of one hopping time, or 10-10 s, with no evidence of pair stabilization. In the study of photocurrents, two magnetic field effects, of opposite sign, are found. If the current is space-charge limited, triplets alter the ratio of free charge to trapped charge ; and the magnetic field acts through modulation of the triplet-trapped charge interaction rate constant. The rate constant for pair formation (1.7 x 10 -9 cm3 s-1) is found to be much larger than diffusion limited for nearest neighbour interaction, and implies a distance for pair formation of several tens of Å. Yet reaction of the pair thus formed to generate a singlet occurs only in about 10 % of cases. If the current is injection limited, triplets enhance the injection ability of the electrode, and the magnetic field acts through modulation of the triplet lifetime (by interaction with trapped charges), hence of the triplet density near the surface and the triplet flux to the electrode.L'effet d'un champ magnétique (0-6 kG) sur la fluorescence retardée et les courants photoassistés dans le cristal de pyrène à 300 K s'explique qualitativement à l'aide des théories déjà développées pour l'anthracène. Le triplet mobile a la même structure fine en champ nul que l'exciton monomère. En fluorescence retardée, la formation d'une paire de triplets est limitée par la diffusion sans interaction au-delà des plus proches voisins (constante de vitesse 2,7 x 10-10 cm3 s-1) et la durée de vie de la paire est de l'ordre d'un temps de saut (environ 10-10 s) sans indice de stabilisation de la paire. Dans l'étude des photocourants, on trouve suivant les cas des effets de champ magnétique de signes opposés. Si le courant est limité par la charge d'espace, les triplets agissent sur le rapport charge libre/charge piégée, et le champ magnétique module l'interaction triplet-charge piégée et diminue le photocourant. La constante de vitesse pour la formation de la paire (1,7 x 10-9 cm3 s -1) est beaucoup plus grande que la valeur limitée par la diffusion sans interaction à distance, et implique une distance d'interaction de plusieurs dizaines d'Å. Pourtant, la réaction de la paire pour former un singulet n'a lieu que dans environ 10 % des cas. Si le courant est limité par l'injection, le champ magnétique module (augmente) la durée de vie du triplet, via son effet sur l'interaction triplet-charge piégée, et donc augmente la densité de triplets près de la surface, et le flux de triplets vers l'électrode

Application de la théorie cinématique à l'interaction Triplet-Doublet dans les cristaux moléculaires

Suna's kinematic theory is adapted to study Triplet-Doublet interaction in molecular crystals. The applicability of this theory to crystalline anthracene where the triplet exciton motion is nearly two-dimensional permits us to describe correctly the static magnetic field effect on this interaction. In particular the resonance line shape is better reproduced with this theory than with the kinetic theory of Johnson-Merrifield. Agreement of the best fit between experiment and theory gives reasonable values of the Triplet-Doublet interaction rate (Rp ~ 4 x 10-12 cm3 s -1) and of the Triplet-Doublet pair life-time (β-1 ~ 1.4 x 10-9 s).Nous avons adapté la théorie cinématique de Suna à l'étude de l'interaction Triplet-Doublet dans les cristaux moléculaires. L'application de cette théorie à l'anthracène où le mouvement des excitons triplets est quasi bidimensionnel a permis de rendre compte convenablement de l'effet observé sur la modulation de cette interaction par un champ magnétique extérieur. En particulier la forme de la raie de résonance est mieux reproduite par cette théorie que par la théorie cinétique de Johnson-Merrifield. La recherche du meilleur accord avec l'expérience nous a permis d'atteindre la constante d'interaction Triplet-Doublet (Rp ~ 4 x 10-12 cm3 s -1) ainsi que la durée de vie de la paire corrélée Triplet-Doublet (β -1 ~ 1,4 x 10-9 s)

Effect of leakage current induced by B

The excess leakage current due to the ion implantation isolation process used in the fabrication of double mesa Self Passivated GaAlAs/GaInP/GaAs Heterojunction Bipolar Transistors (SP-HBT) has been investigated. This ion implantation process, used to limit the active emitter length results in a drastic reduction of the current gain. The ideality factor of the recombination current associated with the ion implantation has been found to be 1.8, close to the conventional value of 2

Effet photovoltaïque dans des couches minces de phtalocyanines

We have elaborated photovoltaic cells using thin layers of phtalocyanines between two metallic contacts of gold and aluminium (Al/MPc/Au). These layers absorb strongly in the ultraviolet and the visible, absorption coefficients are in the range of 105 cm-1. The action spectra of these cells depends both on the illuminated side and on the layer thickness. We found that it is the Al/MPc contact which is active in the carriers generation mechanism and we have determined diffusion pairs length (∼ 2 × 10 -6 cm) and potential barrier width (∼ 10-6 cm). The analysis of the I-V characteristics shows that the energetic conversion efficiency is maximal for a layer thickness of about 2 000 A and is in the range of (10 -2-10-1 %) for magnesium phtalocyanine. The dependence of Voc (∼ 0.5 V) and Jsc on the light intensity gives a diode factor of about one. The C-V characteristics analysis allowed the determination of the space charge density and the diffusion potential (∼ 0.7 V), we have so evaluated the gap energy (∼ 2 eV) and the work functions (∼ 5 eV) for the different phtalocyanines compounds. Finally, transmission electron microscopy shows a chain type structures nearly parallels and equidistants which is favourable to doping impurities infiltration, as for iodine doping which gives more performant cells.Nous avons élaboré des cellules photovoltaiques utilisant des couches minces de phtalocyanines entre deux contacts métalliques en or et en aluminium (Al/MPc/Au). Ces couches absorbent fortement dans l'ultraviolet et le visible, les coefficients d'absorption étant de l'ordre de 105 cm-1. Le spectre d'action de ces cellules dépend à la fois du côté de l'éclairement et de l'épaisseur de la couche. Nous avons montré que c'est le contact Al/MPc qui est actif dans le mécanisme de création des porteurs, et nous avons déterminé les longueurs de diffusion des paires (∼ 2 × 10-6 cm) ainsi que la largeur de la barrière de potentiel (∼ 10-6 cm). L'analyse des caractéristiques I-V a montré que le rendement de conversion énergétique est maximal pour une épaisseur voisine de 2 000 A et est de l'ordre de 10-2-10 -1 % pour la phtalocyanine de magnésium. La variation de Vco (∼ 0,5 V) et de Jcc avec l'intensité de la lumière excitatrice a permis d'atteindre un facteur de diode voisin de l'unité. L'étude des caractéristiques C-V a permis de déterminer la densité de charge d'espace et le potentiel de diffusion (∼ 0,7 V), on a pu ainsi évaluer les largeurs de bandes interdites (∼ 2 eV) et les travaux d'extraction (∼ 5 eV) pour les différentes phtalocyanines. Enfin l'analyse par microscopie électronique de transmission a montré que les couches ont une structure en chaînes à peu près parallèles et équidistantes ce qui est propice à l'infiltration d'impuretés dopantes; ainsi un dopage à l'iode a été efficace et a permis l'amélioration des performances des cellules

Application of the short and long consecutive pairs model to the triplet-doublet interaction in molecular crystals

We have adapted the model of two consecutive pairs to the study of the triplet-doublet (T-D) interaction in molecular crystals. We have applied this model to the modulation of the photoconductivity in crystalline anthracene by a static magnetic field (MFE) and a microwave field (PDMR). We were able to reproduce, for the first time, quite perfectly two types of experiments with the same set of kinetic constants

Finite-difference time-domain method for design and analysis of microcavity - Coupled submicron-width waveguides

In this paper the finite-difference time-domain (FDTD) method is reviewed and then used to model and predict the geometric parameters used for the design of the device. The waveguide consists of a periodic array of air gap etched into a silicon (Si) strip on a silicon dioxide (SiO2) layer. The width and the depth of the grooves of the air gap (n = 1) as well as the length of the silicon layer (n = 3.4) are investigated. Using FDTD, the optical parameters are characterized. The effect of the air gap on the field profile distribution of the whole structure is calculated and performed in the range 0.09687 μm –1.55 μm. The field profile, and the response of the microcavity against frequency are calculated from sinusoidal sources. The spectral behavior of the structure is performed and its validity is verified by calculation of the reflectance spectra

Environmental taxes in Supply Chain Design for recycling waterways sediments

Waterways sediments is an example of a valuable material that can be recycled. In this study, Design Chain Network of recycling waterways sediments is presented to determine a logistic strategy for real world recycling company in France, and to analyse the influence of integration of environmental taxes on supply chain design decisions. We propose a strategic model for supply chain design with consideration of CO2 emission taxes, multi-modality and the different logistics costs. We show how these features are formulated in a mixed integer programming (MIP) model, thus capturing the role of the environmental taxes and the transportation modes in the strategic design of a supply chain. The models are solved by commercial software Cplex 10.1 and the computational results are compared. The study is followed by the analyses of the results