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2020 | OriginalPaper | Buchkapitel

Unipolar Drift-Diffusion Simulation of S-Shaped Current-Voltage Relations for Organic Semiconductor Devices

verfasst von : Jürgen Fuhrmann, Duy Hai Doan, Annegret Glitzky, Matthias Liero, Grigor Nika

Erschienen in: Finite Volumes for Complex Applications IX - Methods, Theoretical Aspects, Examples

Verlag: Springer International Publishing

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Abstract

We discretize a unipolar electrothermal drift-diffusion model for organic semiconductor devices with Gauss–Fermi statistics and charge carrier mobilities having positive temperature feedback. We apply temperature dependent Ohmic contact boundary conditions for the electrostatic potential and use a finite volume based generalized Scharfetter-Gummel scheme. Applying path-following techniques we demonstrate that the model exhibits S-shaped current-voltage curves with regions of negative differential resistance, only recently observed experimentally.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat Bradji, A., Herbin, R.: Discretization of coupled heat and electrical diffusion problems by finite-element and finite-volume methods. IMA J. Numer. Anal. 28, 469–495 (2008)MathSciNetCrossRef Bradji, A., Herbin, R.: Discretization of coupled heat and electrical diffusion problems by finite-element and finite-volume methods. IMA J. Numer. Anal. 28, 469–495 (2008)MathSciNetCrossRef
3.
Zurück zum Zitat Doan, D.H., Fischer, A., Fuhrmann, J., Glitzky, A., Liero, M.: Drift-diffusion simulation of S-shaped current-voltage relations for organic semiconductor devices. WIAS-Preprint 2630, Berlin (2019) Doan, D.H., Fischer, A., Fuhrmann, J., Glitzky, A., Liero, M.: Drift-diffusion simulation of S-shaped current-voltage relations for organic semiconductor devices. WIAS-Preprint 2630, Berlin (2019)
4.
Zurück zum Zitat Farrell, P., Koprucki, T., Fuhrmann, J.: Computational and analytical comparison of flux discretizations for the semiconductor device equations beyond Boltzmann statistics. J. Comput. Phys. 346, 497–513 (2017)MathSciNetCrossRef Farrell, P., Koprucki, T., Fuhrmann, J.: Computational and analytical comparison of flux discretizations for the semiconductor device equations beyond Boltzmann statistics. J. Comput. Phys. 346, 497–513 (2017)MathSciNetCrossRef
5.
Zurück zum Zitat Farrell, P., Rotundo, N., Doan, D., Kantner, M., Fuhrmann, J., Koprucki, T.: Drift-diffusion models. In: Piprek, J. (ed.) Handbook of Optoelectronic Device Modeling and Simulation, chap. 50, vol. 2, pp. 733–771. CRC Press Taylor & Francis (2017) Farrell, P., Rotundo, N., Doan, D., Kantner, M., Fuhrmann, J., Koprucki, T.: Drift-diffusion models. In: Piprek, J. (ed.) Handbook of Optoelectronic Device Modeling and Simulation, chap. 50, vol. 2, pp. 733–771. CRC Press Taylor & Francis (2017)
6.
Zurück zum Zitat Fuhrmann, J.: Comparison and numerical treatment of generalised Nernst-Planck models. Comput. Phys. Commun. 196, 166–178 (2015)MathSciNetCrossRef Fuhrmann, J.: Comparison and numerical treatment of generalised Nernst-Planck models. Comput. Phys. Commun. 196, 166–178 (2015)MathSciNetCrossRef
7.
Zurück zum Zitat Fuhrmann, J., Glitzky, A., Liero, M.: Hybrid finite-volume/finite-element schemes for \(p(x)\)-Laplace thermistor models. In: Cancès, C., Omnes, P. (eds.) Finite Volumes for Complex Applications VIII-Hyperbolic, Elliptic and Parabolic Problems: FVCA 8, Lille, France, June 2017, pp. 397–405. Springer International Publishing, Cham (2017)CrossRef Fuhrmann, J., Glitzky, A., Liero, M.: Hybrid finite-volume/finite-element schemes for \(p(x)\)-Laplace thermistor models. In: Cancès, C., Omnes, P. (eds.) Finite Volumes for Complex Applications VIII-Hyperbolic, Elliptic and Parabolic Problems: FVCA 8, Lille, France, June 2017, pp. 397–405. Springer International Publishing, Cham (2017)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat Fuhrmann, J., Langmach, H., Liero, M., Streckenbach, T., Uhle, M.: pdelib – FVM and FEM toolbox for partial differential equations (2019). http://pdelib.org Fuhrmann, J., Langmach, H., Liero, M., Streckenbach, T., Uhle, M.: pdelib – FVM and FEM toolbox for partial differential equations (2019). http://​pdelib.​org
9.
Zurück zum Zitat Glitzky, A., Liero, M., Nika, G.: An existence result for a class of electrothermal drift-diffusion models with Gauss–Fermi statistics for organic semiconductor devices. WIAS-Preprint 2593, Berlin (2019) Glitzky, A., Liero, M., Nika, G.: An existence result for a class of electrothermal drift-diffusion models with Gauss–Fermi statistics for organic semiconductor devices. WIAS-Preprint 2593, Berlin (2019)
10.
Zurück zum Zitat Klinger, M.P., Fischer, A., Kleemann, H., Leo, K.: Non-linear self-heating in organic transistors reaching high power densities. Sci. Rep. 8, 9806 (2018)CrossRef Klinger, M.P., Fischer, A., Kleemann, H., Leo, K.: Non-linear self-heating in organic transistors reaching high power densities. Sci. Rep. 8, 9806 (2018)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat Kordt, P., Bobbert, P., Coehoorn, R., May, F., Lennartz, C., Andrienko, D.: Organic light emitting diodes. In: Piprek, J. (ed.) Handbook of Optoelectronic Device Modeling and Simulation, chap. 15, vol. 1, pp. 473–522. CRC Press Taylor & Francis (2017) Kordt, P., Bobbert, P., Coehoorn, R., May, F., Lennartz, C., Andrienko, D.: Organic light emitting diodes. In: Piprek, J. (ed.) Handbook of Optoelectronic Device Modeling and Simulation, chap. 15, vol. 1, pp. 473–522. CRC Press Taylor & Francis (2017)
12.
Zurück zum Zitat Liero, M., Fuhrmann, J., Glitzky, A., Koprucki, T., Fischer, A., Reineke, S.: 3D electrothermal simulations of organic LEDs showing negative differential resistance. Opt. Quantum Electron 49, 330/1–330/8 (2017) Liero, M., Fuhrmann, J., Glitzky, A., Koprucki, T., Fischer, A., Reineke, S.: 3D electrothermal simulations of organic LEDs showing negative differential resistance. Opt. Quantum Electron 49, 330/1–330/8 (2017)
Metadaten
Titel
Unipolar Drift-Diffusion Simulation of S-Shaped Current-Voltage Relations for Organic Semiconductor Devices
verfasst von
Jürgen Fuhrmann
Duy Hai Doan
Annegret Glitzky
Matthias Liero
Grigor Nika
Copyright-Jahr
2020
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-030-43651-3_59