Ušt

ampi

1

JOVANA P. PETROVIĆ1

PETAR S. MATAVULJ1

DIFEI QI2

SANDRA R. ŠELMIĆ2 1Elektrotehnički fakultet Univerziteta

u Beogradu, Beograd, Srbija 2Department of Electrical Engineer-ing and Institute for Micromanufac-

turing, Louisiana Tech University, Ruston, USA

NAUČNI RAD

UDK 678:678.7:621.383.4:53

ANALIZA REKOMBINACIONIH PROCESA U ITO/PEDOT:PSS/MEH-PPV/AL FOTODETEKTORU*

U radu su razmatrani rekombinacioni procesi u ITO/PEDOT:PSS/MEH-PPV/Al (ITO – Indium-Thin Oxide; PEDOT:PSS – poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrene-sulfonate); MEH-PPV – poly(2-methoxy-5-(2'-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene) fotodetektoru. Većinski nosioci naelektrisanja su šupljinski polaroni nastali fotoeks-citacijom unutar aktivnog MEH-PPV polimerskog filma. Izmereni spektar gustine foto-struje detektora poređen je sa teorijski dobijenim spektrom za slučaj monomolekularne i bimolekularne rekombinacije nosilaca. Slaganje eksperimentalnih rezultata sa rezul-tatima proračuna nedvosmisleno ukazuju da se šupljinski polaroni u polimerskom fil-mu rekombinuju bimolekularno, pri čemu koeficijent bimolekularne rekombinacije za-visi od jačine električnog polja. Za ustanovljeni tip rekombinacionih procesa modelo-vani spektar gustine fotostruje pokazuje odlično slaganje sa eksperimentom u širokom opsegu napona inverzne polarizacije (od 0 do –8 V).

Zahvaljujući niskim cenama, jednostavnim i jef-tinim tehnikama procesiranja, odličnim provodnim i op-tičkim osobinama, sa kojima sve više pariraju klasičnim poluprovodnicima, provodni polimeri spadaju u grupu najperspektivnijih materijala sa stanovišta primene u modernoj elektronici i optoelektronici.

Od otkrića luminiscentnih svojstava pojedinih pro-vodnih polimera najveći istraživački napor, kako u eks-perimentalnom tako i u teorijskom smislu, bio je usme-ren na razvoj polimerskih LED dioda i njihovu primenu u svetlećim displejima [1]. Znatno manja pažnja nauč-nika bila je posvećena upotrebi provodnih polimera u fotodetektorskim napravama i solarnim ćelijama. Rela-tivno slabo početno interesovanje za fotodetktore na ba-zi provodnih polimera bilo je posledica izuzetno male eksterne kvantne efikasnosti (External Quantum Effici-ency − EQE) prvobitnih naprava [2–5]. Otkrićem meša-vina (balk heterostructures) i nanokompozita polimera i drugih, organskih ili neorganskih materijala [6,7] otvo-ren je put ka razvoju efikasnih polimerskih fotodetek-tora. Do danas, realizovane su naprave sa eksternom kvantnom efikasnošću većom od 80% u vidljivom delu spektra, dobrom linearnošću u opsegu od nekoliko redo-va veličine intenziteta upadne svetlosti, malom vrednoš-ću struje mraka i brzim odzivom [8]. Ostvareni rezultati dostignuti su, u najvećoj meri, zahvaljujući intenzivnom eksperimentalnom radu usmerenom ka pronalaženju naj-boljih polimerskih materijala i mešavina sa aspekta efi-kasne fotodetekcije. Bitan aspekt daljeg razvoja poli-merskih fotodetektora predstavlja razvoj teorijskih mo-dela koji objašnjavaju fizičke mehanizme elektro- i fo-togeneracije nosilaca naelektrisanja, njihovog transporta i rekombinacije u provodnim polimerima.

*Rad saopšten na skupu „Sedmi seminar mladih istraživača“, Beograd, 22–24. decembar 2008. Autor za prepisku: J. Petrović, Elektrotehnički Fakultet Univerziteta u Beogradu, Bulevar kralja Aleksandra 73, 11120 Beograd, Srbija. E-pošta: jovana@etf.rs Rad primljen: 22. decembar 2008. Rad prihvaćen: 23. januar 2009.

Priroda fotogenerisanih nosilaca naelektrisanja kao i mehanizmi njihove generacije i rekombinacije u pro-vodnim polimerima, predmet su dugogodišnje debate među naučnicima. Na osnovu brojnih eksperimentalnih rezultata jasno je da su generacioni i rekombinacioni procesi u ovim materijalima kompleksni i da je veoma teško pravilno protumačiti rezultate različitih merenja. Dinamika pomenutih procesa u velikoj meri zavisi od vrste polimerskog materijala ili mešavine, njegove čis-toće i stepena degradacije, tehnike procesiranja, spoljnih veličina kao što su intenzitet upadnog zračenja, jačina primenjenog električnog polja, talasna dužina svetlosti itd. Intenzivan istraživački rad u protekle dve decenije doveo je do pojedinih zaključaka dok su mnoga pitanja i dalje ostala otvorena.

Fotogenerisani nosioci naelektrisanja u provodnim polimerima su šupljinski i elektronski polaroni koji nas-taju u sekundarnim procesima, na bazi primarnih foto-eksitovanih stanja − singletnih eksitona [9]. Pozitivno i negativno naelektrisani polaroni se u čistom polimeru direktno rekombinuju, pri čemu mehanizam rekombina-cije može biti monomolekularan (linearna rekombina-cija) ili bimolekularan (kvadratna rekombinacija). Ne-uređenost strukture polimerskih materijala dovodi do disperzije rekombinacionih procesa [10,11]. Takođe, zbog postojanja defekata i nečistoća, u polimerima se može javiti i indirektna rekombinacija nosilaca naelek-trisanja.

U okviru ovog rada razmatrani su rekombinacioni procesi u ITO/PEDOT:PSS/MEH-PPV/Al fotodetekto-ru. Razvijen je fizički model naprave baziran na jed-načini kontinuiteta i drift-difuzionoj jednačini za većin-ske nosioce – šupljinske polarone. Poređenjem izmere-nog spektra gustine fotostruje detektora sa rezultatima modelovanja, za različite pretpostavljene tipove rekom-binacije, utvrđeno je da se nosioci većinski rekombinuju bimolekularno. Poređenje eksperimentalno i teorijski dobijenog spektra gustine fotostruje izvršeno je za veliki broj vrednosti inverznog napona polarizacije (od 0 do –8 V, sa korakom od 0,1 V). Na osnovu prethodnog

Ušt

ampi

J. P. PETROVIĆ i sar.: ANALIZA REKOMBINACIONIH PROCESA... Hem. ind. 63 (X) XXX–XXX (2009)

2

ustanovljeno je da koeficijent bimolekularne rekom-binacije β zavisi od jačine električnog polja u napravi.

Rad je organizovan na sledeći način. U okviru dru-gog poglavlja izložena je analiza rekombinacionih pro-cesa u provodnim polimerima. Pregled i diskusija teo-rijskih i eksperimentalnih rezultata dati su u trećem po-glavlju. Četvrto i poslednje poglavlje je zaključak.

REKOMBINACIONI PROCESI U PROVODNIM POLIMERIMA

Karakterizacija rekombinacionih procesa u provod-nim polimerima od ključnog je značaja za dalje unapre-đenje performansi polimerskih fotodetektora i solarnih ćelija. Osobine fotodetektora, na prvom mestu EQE ovih naprava, direktno zavise od brzine kojom se naele-ktrisani nosioci rekombinuju. Brzina rekombinacije predstavlja složenu funkciju velikog broja parametara od kojih su neki parametri materijala dok su drugi spo-ljne fizičke veličine prisutne pri procesu fotodetekcije. Način na koji će brzina rekombinacije zavisiti od pome-nutih veličina u direktnoj je vezi sa fizičkim mehaniz-mom (tipom) rekombinacionog procesa.

Početna istraživanja rekombinacionih procesa u provodnim polimerima bila su zasnovana na analizi fo-toindukovanog apsorpcionog (Photoinduced Absorption − PA) spektra ovih materijala [10,12,13]. Materijal po-buđen modulisanim zračenjem čija se frekvencija i in-tenzitet mogu menjati, dodatno se eksituje probnim zra-čenjem u vidljivom i infracrvenom delu spektra. Pona-šanje ovako dobijenog fotoindukovanog spektra sa pro-menom modulacione frekvencije i intenziteta zračenja pumpe daje dobar uvid u dinamiku fotogenerisanih no-silaca naelektrisanja. Primenom pomenute metode mogu se izvesti zaključci u vezi mehanizma rekombinacionih procesa kao i izvršiti procena brzine rekombinacije [13]. Drugi način za utvrđivanje tipa rekombinacionog pro-cesa koji preovladava u nekom materijalu je analiza za-visnosti fotostruje od snage upadnog zračenja (konstant-nog intenziteta) [1,10]. Navedene eksperimentalne me-tode davale su rezultate koji nisu bili jednoznačni i koji su ukazivali na kompleksnost procesa rekombinacije. Ipak, mogao se izvući zaključak da se šupljinski i elek-tronski polaroni u polimerima, većinski, rekombinuju bimolekularno [10,12–14]. Zbog izražene neuređenosti većine provodnih polimera, koja se ogleda u različitim dužinama konjugacije i polarizacionim energijama re-šetke, polimere karakteriše široka raspodela brzina re-kombinacije (disperzivna rekombinacija). Najveći broj provodnih polimera, pored neuređenosti karakteriše i prisustvo velikog broja defekata i nečistoća u strukturi. Defekti polimerskog lanca kao i molekuli nečistoća predstavljaju rekombinacione centre preko kojih se indi-rektno može vršiti rekombinacija nosilaca naelektrisanja [1,10].

Daljim istraživanjima procesa rekombinacije u pro-vodnim polimerima ustanovljeno je da se oni mogu opi-

sati kao bimolekularni procesi kontrolisani difuzijom. Ovakav tip rekombinacije karakterističan je za materi-jale sa malom pokretljivošću nosilaca i predstavlja tako-zvanu Langevin-ovu rekombinaciju [15–17]. Eksperi-mentalna metoda kojom je bilo moguće pokazati da je u provodnim polimerima zastupljen upravo ovaj tip re-kombinacije kao i odrediti vrednost bimolekularnog ko-eficijenta je time-of-flight metoda. Langevin-ov koefici-jent bimolekularne rekombinacije zavisi od pokretlji-vosti nosilaca naelektrisanja:

( )εε

μμβ

0

npL

e += (1)

gde je e naelektrisanje elektrona, μp i μn pokretljivosti šupljinskih i elektronskih polarona, dok su ε0 i ε ap-solutna i relativna dielektrična permitivnost provodnog materijala, respektivno [15,17,18]. Kada je pokretljivost jedne vrste nosilaca (kod provodnih polimera su to, naj-češće, šupljinski polaroni) mnogo veća od pokretljivosti druge vrste nosilaca, tada je koeficijent bimolekularne rekombinacije određen pokretljivošću bržih nosilaca.

Kod dopiranih polimera i mešavina polimerskih materijala sa drugim organskim ili neorganskim materi-jalima koeficijent bimolekularne rekombinacije je i do 3−4 reda veličine manji od vrednosti koju daje Lange-vin-ov model. Ovakav rezultat je očekivan zbog razdvo-jenosti nosilaca i njihovog transporta kroz nezavisne faze [18–20].

Koeficijent bimolekularne rekombinacije zavisi od jačine električnog polja [21], međutim, priroda ove za-visnosti je nedovoljno istražena u provodnim polimerima.

MODEL, REZULTATI I DISKUSIJA

Teorijski model ITO/PEDOT:PSS/MEH-PPV/Al fotodetektora, korišćen u ovom radu, baziran je na jed-načini kontinuiteta i drift-difuzionoj jednačini za struju šupljinskih polarona. U model je uključena zavisnost interne kvantne efikasnosti fotogeneracije šupljinskih polarona od jačine elekričnog polja, talasne dužine upadne svetlosti i upadnog fotonskog fluksa. Takođe, pretpostavljena je Poole-Frenkel-ova zavisnost pokret-ljivosti šupljinskih polarona od jačine električnog polja u napravi. Ostale pretpostavke modela su iste kao u [22,23]. Postupak fabrikacije naprave kao i merna pos-tavka za karakterizaciju ITO/PEDOT:PSS/MEH-PPV/Al fotodetektora slični su kao u literaturi [24].

Proračun je izvršen za dva različita tipa rekombi-nacije nosilaca:

1) monomolekularna rekombinacija koja podrazu-meva konstantno vreme života šupljinskih polarona, τp, i

2) bimolekularna rekombinacija Langevin-ovog tipa. Za prvi slučaj modelovanja, matematički proračun

daje analitičku zavisnost gustine fotostruje od talasne dužine svetlosti, jačine električnog polja i intenziteta fo-tonskog fluksa. Na slici 1 prikazana je eksperimentalna i teorijska kriva spektra gustine fotostruje, za tri različite

Ušt

ampi

J. P. PETROVIĆ i sar.: ANALIZA REKOMBINACIONIH PROCESA... Hem. ind. 63 (X) XXX–XXX (2009)

3

vrednosti inverznog napona polarizacije. Pretpostavljen je monomolekularan tip rekombinacije.

Slika 1. Spektar gustine fotostruje ITO/PEDOT:PSS/MEH-PPV fotodetektora. Isprekidana, tačkasta i crta-tačka-crta linija

predstavljaju merene krive za vrednosti napona polarizacije, U, od −7, −5 i −3 V, respektivno. Krive sa kružićima, kvadra-tićima i trouglićima predstavljaju rezultate simulacije za slu-čaj monomolekularne rekombinacije pri polarizacionom na-

ponu od −7, –5 i −3 V, respektivno. Figure 1. Photocurrent density spectra of the

ITO/PEDOT:PSS/MEH-PPV photodetector. Dashed, dotted and dash-dot-dash lines represent measured curves for bias

voltages of −7, –5 and −3 V, respectively. Curves with circles, squares and triangles represent simulation results in the case

of the monomolecular recombination mechanism, for bias voltages of −7, −5 and −3 V, respectively.

Sa slike se vidi da rezultati koje daje proračun dobro reprodukuju rezultate merenja u oblasti srednjih i viših talasnih dužina. Značajno odstupanje vrednosti gustine fotostruje koje predviđa model od izmerenih vrednosti javlja se u oblasti nižih talasnih dužina. Kako je proračunata gustina fotostruje u ovoj oblasti manja od eksperimentalno dobijene, možemo zaključiti da je vre-me života nosilaca za svetlost manjih talasnih dužina veće od vremena pretpostavljenog modelom. Ako uz-memo u obzir spektralnu karakteristiku izvora korišće-nog u eksperimentu (slika 2, umetak) uočavamo da je upadni fotonski fluks znatno manjeg intenziteta u do-njem delu spektra pa je i odgovarajuća koncentracija fo-togenerisanih šupljinskih polarona manja pri manjim ta-lasnim dužinama. Dakle, kada je koncentracija nosilaca u napravi manja, oni duže žive, što upravo odgovara slučaju bimolekularne rekombinacije:

βτ

pp1= (2)

gde je τp vreme života, p koncentracija, a β koeficijent bimolekularne rekombinacije šupljinskih polarona. Još

jedan dokaz o bimolekularnoj rekombinaciji šupljinskih polarona u ITO/PEDOT:PSS/MEH-PPV/Al napravi mo-že se naći u zavisnosti fotostruje od intenziteta upadne svetlosti. Za naprave kod kojih se fotonosioci rekombi-nuju bimolekularno, karakteristična je korenska zavis-nost fotostruje od intenziteta upadne svetlosti (Iph∼I1/2) [1,10] kakvu pokazuje i naša naprava (slika 2).

Slika 2. Zavisnost normalizovanog intenziteta fotostruje od snage upadne svetlosti. Umetak – spektralna karakteristika izvora. Figure 2. Normalized photocurrent intensity versus incident optical power. Inset – incident photon flux spectrum.

Ukoliko pretpostavimo da se nosioci naelektrisanja u fotodetektoru rekombinuju bimolekularno, brzina re-kombinacije biće srazmerna kvadratu koncentracije šup-ljinskih polarona. Koeficijent srazmere β zavisi od po-kretljivosti šupljinskih polarona (jednačina (1)), pri če-mu je za MEH-PPV μn<<μp. Za slučaj kvadratne rekom-binacije numeričkim proračunom dobija se spektralna zavisnost gustine fotostruje za različite vrednosti polari-zacionog napona. Na slici 3 prikazan je simulirani i iz-mereni spektar fotostruje za tri različite vrednosti na-pona inverzne polarizacije. Teorijske i eksperimentalno dobijene krive pokazuju dobro slaganje u celom opsegu talasnih dužina. Sa slike se ne može uočiti da je slaganje krivih bolje pri većoj inverznoj polarizaciji naprave.

Oblik spektra fotostruje zavisi od koeficijenta bi-molekularne rekombinacije. Za manje vrednosti ovog koeficijenta dobija se oštrija (uža) spektralna kriva.

Posmatrajući spektralnu krivu koja odgovara pola-rizacionom naponu od –2V (slika 4) uočava se da bi za bolje slaganje teorije i eksperimenta bila neophodna manja vrednost bimolekularnog koeficijenta od β pred-viđenog modelom. Optimalna vrednost koeficijenta bi-molekularne rekombinacije za različite vrednosti polari-zacionog napona, odnosno, različite jačine električnog polja u napravi, ne odgovara u potpunosti Langevin-ov-oj vrednosti. Na osnovu prethodnog izloženog, jasno je da koeficijent bimolekularne rekombinacije zavisi od ja-čine primenjenog električnog polja. Ovaj koeficijent po-

Ušt

ampi

J. P. PETROVIĆ i sar.: ANALIZA REKOMBINACIONIH PROCESA... Hem. ind. 63 (X) XXX–XXX (2009)

4

red jačine električnog polja može da zavisi i od koncen-tracije nosilaca naelektrisanja [21] i drugih veličina. Od-ređivanje ovih zavisnosti biće predmet daljeg istraži-vačkog rada.

ZAKLJUČAK

Na bazi analize i modelovanja spektra gustine fo-tostruje ITO/PEDOT:PSS/MEH-PPV/Al fotodetektora u širokom opsegu napona inverzne polarizacije (od 0 do −8 V) izvršena je karakterizacija rekombinacionih pro-cesa u napravi. Utvrđeno je da se većinski nosioci na-elektrisanja – šupljinski polaroni rekombinuju bimole-kularno pri čemu je proces rekombinacije Langevin-ov-og tipa. Koeficijent bimolekularne rekombinacije zavisi od jačine električnog polja. Priroda ove zavisnosti kao i drugih, mogućih, zavisnosti bimolekularnog koeficijenta rekombinacije od odgovarajućih fizičkih veličina je slo-žena i biće predmet budućeg istraživačkog rada.

LITERATURA

[1] S. Kazim, V. Ali, M.M. Haq, M. Husain, Physica B 393 (2007) 310–315.

[2] S. Glenis, G. Tourillon, F. Garnier, Thin Solid Films 111 (1993) 93–103.

[3] G. Yu, C. Zhang, A.J. Heeger, Appl. Phys. Lett. 64 (1994) 1540–1542.

[4] S. Karg, W. Riess, V. Dyakonov, M. Schwoerer, Synth. Met. 54 (1993) 427–433.

[5] H. Antoniadis, B.R. Hsieh, M.A. Abkowitz, S.A. Je-nekhe, M. Stolka, Synth. Met. 62 (1994) 265–271.

[6] G. Yu, J. Gao, J.C. Hummelen, F. Wudl, A.J. Heeger, Science 270 (1995) 1789–1791.

[7] M. Granstrom, K. Petritsch, A.C. Arias, A. Lux, M.R. Andersson, R.H. Friend, Nature 395 (1998) 257–259.

[8] P. Schilinsky, C. Waldauf, C. Brabec, Appl. Phys. Lett. 81 (2002) 3885–3887.

[9] B. Kraabel, V.I. Klimov, R. Kohlman, S. Xu, H-L. Wang, D.W. McBranch, Phys. Rev. B. 61 (2000) 8501–8515.

[10] O. Ephstein, Y. Eichen, E. Ehrenfreund, M. Wohlge-nannt, Z.V. Vardeny, Phys. Rev. Lett. 90 (2003) 046804.

[11] E. Gershman, T. Drori, C. Herzog, Y. Eichen, E. Ehren-freund, Synth. Met. 154 (2005) 237–240.

[12] M. Westerling, R. Osterbacka, H. Stubb, Thin Solid Films 403–404 (2002) 510–512.

[13] M. Westerling, C. Vijila, R. Osterbacka, H. Stubb, Chem. Phys. 286 (2003) 315–320.

[14] M. Wohlgenannt, Z.V. Vardeny, Synth. Met. 125 (2002) 55–63.

[15] A. Pivrikas, G. Juška, R. Osterbacka, M. Westerling, M. Viliunas, K. Arlauskas, H. Stubb, Phys. Rev. B 71 (2005) 125205.

[16] A. Pivrikas, R. Osterbacka, G. Juška, K. Arlauskas, H. Stubb, Synth. Met. 155 (2005) 242–245.

[17] A. Pivrikas, G. Juška, A.J. Mozer, M. Scharber, K. Arla-uskas, N.S. Sariciftci, H. Stubb, R Osterbacka, Phys. Rev. Lett. 94 (2005) 176806.

Slika 3. Spektar gustine fotostruje ITO/PEDOT:PSS/MEH-PPV fotodetektora. Isprekidana, tačkasta i crta-tačka-crta linija predstavljaju merene krive za vrednosti napona polarizacijeod −7, −5 i −3 V, respektivno. Krive sa kružićima, kvadra-

tićima i trouglićima predstavljaju rezultate simulacije za slučaj bimolekularne rekombinacije pri polarizacionom

naponu od −7, −5 i −3 V, respektivno. Figure 3. Photocurrent density spectra of the

ITO/PEDOT:PSS/MEH-PPV photodetector. Dashed, dottedand dash-dot-dash lines represent measured curves for bias

voltages of −7, −5 and −3 V, respectively. Curves with circles, squares and triangles represent simulation results

in the case of the bimolecular recombination mechanism, for bias voltages of−7, −5 and −3 V, respectively.

Slika 4. Spektar gustine fotostruje ITO/PEDOT:PSS/MEH-PPV fotodetektora. Isprekidana linija predstavlja eksperimentalno dobijenu krivu za vrednost polarizacionog napona od −2 V. Kriva sa kružićima predstavlja rezultat simulacije za slučaj

bimolekularne rekombinacije pri istoj vrednosti napona polarizacije.

Figure 4. Photocurrent density spectra of the ITO/PEDOT:PSS/MEH-PPV photodetector. The dashed curve represents experimental results for the bias voltage

of −2 V. The curve with circles represents simulation results in the case of the bimolecular recombination mechanism

for the same bias voltage value.

Ušt

ampi

J. P. PETROVIĆ i sar.: ANALIZA REKOMBINACIONIH PROCESA... Hem. ind. 63 (X) XXX–XXX (2009)

5

[18] G. Juška, K. Arlauskas, J. Stuchlik, R. Osterbacka, J. Non-Crystal. Solids 352 (2006) 1167–1171.

[19] G. Sliaužys, G. Juška, K. Arlauskas, A. Pivrikas, R. Os-terbacka, M. Scharber, A. Mozer, N. S. Sariciftci, Thin Solid Films 511–512 (2006) 224–227.

[20] H. Aarnio, M. Westerling, R. Osterbacka, M. Svensson, M.R. Andersson, T. Pascher, J. Pan, V. Sundstrom, H. Stubb, Synth. Met. 155 (2005) 299–302.

[21] M. Obarowska, J. Godlewski, Synth. Met. 109 (2000) 219–222.

[22] J.Petrović, P. Matavulj, D. Qi, D.K. Chambers, S. Šel-mić, IEEE Photonics Technol. Lett. 20 (2008) 348–350.

[23] J. Petrović, P. Matavulj, S. Šelmić, 51. ETRAN, Zbornik radova, sekcija MO, 2007.

[24] D. Qi, M. Fischbein, M. Drndić, S. Šelmić, Appl. Phys. Lett. 86 (2005) 093103.

SUMMARY

CHARGE CARRIER RECOMBINATION IN THE ITO/PEDOT:PSS/MEH-PPV/AL PHOTODETECTOR

Jovana P. Petrović1, Petar S. Matavulj1, Difei Qi2, Sandara R. Šelmić2 1Faculty of Electrical Engineering, University of Belgrade, Belgrade, Serbia 2Department of Electrical Engineering and Institute for Micromanufacturing, Louisiana Tech University, Ruston, USA

(Scientific paper)

In this paper we investigate charge carrier recombination processes in po-lymer based photodetector ITO/PEDOT:PSS/MEH-PPV/Al. The major carriers are the hole polarons created by the photoexcitation in the activeMEH-PPV film. The model used in this paper is based on the continuityequation and drift-diffusion equation for hole polarons. We assume thePoole-Frenkel expression for field dependence of the hole polaron mobi-lity. The internal quantum efficiency dependence on incident photon fluxdensity, incident light wavelength and applied electric field is included in the model. The simulated photocurrent density spectra for two different,assumed, recombination mechanisms, linear (monomolecular) and square(bimolecular) is compared with our experimental results. The bimolecularrecombination mechanism applied in our model is assumed to be of Lan-gevin type. The agreement between the measured and the calculated dataunambiguously indicate that the hole polaron recombination mechanism inthe MEH-PPV film is bimolecular with bimolecular rate constant depend-ing on the external electric field. For the established recombination me-chanism the theoretical prediction of the photocurrent density spectrashows excellent agreement with the measured spectra in wide range of in-verse bias voltages (from 0 to −8 V).

Ključne reči: Provodni polimeri • Fo-todetektor • Rekombinacija • Model Key words: Conductive polymers •Photodetector • Recombination •Model