Terahertz transient conductivity measurements are performed on pentacene single crystals, which directly demonstrate a strong coupling of charge carriers to low frequency molecular motions with energies centered around 1.1 THz. We present evidence that the strong coupling to low frequency motions is the factor limiting the conductivity in these organic semiconductors. Our observations explain the apparent paradox of the “bandlike” temperature dependence of the conductivity beyond the validity limit of the band model.
REFERENCES
1.
V.
Podzorov
, S. E.
Sysoev
, E.
Loginova
, V. M.
Pudalov
, and M. E.
Gershenson
, Appl. Phys. Lett.
83
, 3504
(2003
).2.
C. D.
Dimitrakopoulos
, A. R.
Brown
, and A.
Pomp
, J. Appl. Phys.
80
, 2501
(1996
).3.
H.
Klauk
, D. J.
Gundlach
, J. A.
Nichols
, and T. N.
Jackson
, IEEE Trans. Electron Devices
46
, 1258
(1999
).4.
S.
Yoo
, B.
Domercq
, and B.
Kippelen
, Appl. Phys. Lett.
85
, 5427
(2004
).5.
F. A.
Hegmann
, R. R.
Tykwinski
, K. P. H.
Lui
, J. E.
Bullock
, and J. E.
Anthony
, Phys. Rev. Lett.
89
, 227403
(2002
).6.
O.
Ostroverkhova
, D. G.
Cooke
, S.
Shcherbyna
, R. F.
Egerton
, F. A.
Heggman
, R. R.
Tykwinski
, and J. E.
Anthony
, Phys. Rev. B
71
, 035204
(2005
).7.
V. K.
Thorsmølle
, R. D.
Averitt
, X.
Chi
, D. L.
Smith
, A. P.
Ramirez
, and A. J.
Taylor
, Appl. Phys. Lett.
84
, 891
(2004
).8.
O. D.
Jurchescu
, J.
Baas
, and T. T. M.
Palstra
, Appl. Phys. Lett.
84
, 3061
(2004
).9.
W.
Warta
and N.
Karl
, Phys. Rev. B
32
, 1172
(1985
).10.
Y. C.
Cheng
, J.
Chen
, L. N.
Ding
, T. H.
Wong
, P. D.
Kleiber
, and D.
Lui
, J. Chem. Phys.
118
, 3764
(2003
).11.
N.
Koch
, I.
Salzmann
, J.
Rabe
, A.
Vollmer
, H.
Weiss
, and B.
Nickel
, Phys. Rev. Lett.
96
, 156803
(2006
).12.
Z. Q.
Li
, V.
Podzorov
, N.
Sai
, A.
Martin
, M. E.
Gershenson
, M.
Di Ventra
, and D. N.
Basov
, Phys. Rev. Lett.
99
, 016403
(2007
).13.
K. P.
Pernstich
, B.
Rössner
, and B.
Battlog
, Nat. Mater.
7
, 321
(2008
).14.
K.
Hannewald
and P. A.
Bobbert
, Appl. Phys. Lett.
85
, 1535
(2004
).15.
P. J.
Brown
, H.
Sirringhaus
, M.
Harrison
, M.
Shkunov
, and R. H.
Friend
, Phys. Rev. B
63
, 125204
(2001
).16.
A.
Troisi
and G.
Orlandi
, Phys. Rev. Lett.
96
, 086601
(2006
).17.
A.
Troisi
and G.
Orlandi
, J. Phys. Chem. A
110
, 4065
(2006
).18.
M. C.
Beard
, G. M.
Turner
, and C. A.
Schmuttenmaer
, Phys. Rev. B
62
, 15764
(2000
).19.
E.
Hendry
, J. M.
Schins
, L. P.
Candeias
, L. D. A.
Siebbeles
, and M.
Bonn
, Phys. Rev. Lett.
92
, 196601
(2004
).20.
F. A.
Hegmann
, O.
Ostroverkhova
, and D. G.
Cooke
, in Photophysics of Molecular Materials: From Single Molecules to Single Crystals
, edited by G.
Lanzani
(Wiley
, New York
, 2006
), pp. 404
–419
.21.
X.
Ai
, M. C.
Beard
, K. P.
Knutsen
, S. E.
Shaheen
, G.
Rumbles
, and R. J.
Ellingson
, J. Phys. Chem. B
110
, 25462
(2006
).22.
J.
Shan
, F.
Wang
, E.
Knoesel
, M.
Bonn
, and T. F.
Heinz
, Phys. Rev. Lett.
90
, 247401
(2003
).23.
O. D.
Jurchescu
, J.
Baas
, and T. T. M.
Palstra
, Appl. Phys. Lett.
87
, 052102
(2005
).24.
E.
Hendry
, M.
Koeberg
, J. M.
Schins
, H. K.
Nienhuys
, V.
Sundström
, L. D. A.
Siebbeles
, and M.
Bonn
, Phys. Rev. B
71
, 125201
(2005
).25.
M.
Koeberg
, E.
Hendry
, J. M.
Schins
, H. A.
van Laarhoven
, C. F. J.
Flipse
, K.
Reimann
, M.
Woerner
, T.
Elsaesser
, and M.
Bonn
, Phys. Rev. B
75
, 195216
(2007
).26.
H.
Nemec
, F.
Kadlec
, and P.
Kuzel
, J. Chem. Phys.
117
, 8454
(2002
).27.
S.
Etemad
, A.
Pron
, A. J.
Heeger
, A. G.
MacDiarmid
, E. J.
Mele
, and M. J.
Rice
, Phys. Rev. B
23
, 5137
(1981
).28.
E. J.
Mele
and M. J.
Rice
, Phys. Rev. Lett.
45
, 926
(1980
).29.
C.
Castiglioni
, J. T. L.
Navarrete
, G.
Zerbi
, and M.
Gussoni
, Solid State Commun.
65
, 625
(1988
).© 2008 American Institute of Physics.
2008
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.
