电场诱导调控共轭高分子薄膜形貌及机理研究
发布时间：2020-12-14 21:56
共轭聚合物由于其优异的光电性能,制造成本低,重量轻等独特优势广泛应用于有机薄膜太阳能电池,有机薄膜晶体管,有机发光二极管等器件中。共轭聚合物通常作为器件的活性层,它的薄膜形貌对器件性能起着至关重要的作用。改进共轭聚合物（活性层）薄膜形貌的方法包括:热退火,溶剂蒸汽处理和电场处理等等。其中,电场由于它的简便,精确调控和环保等优点成为调控薄膜形貌的一种有效方法。但是迄今为止,电场对共轭聚合物形貌调控的机理还存在很多争议,需要进一步探究。本论选用了典型的共轭聚合物:聚（3-己基噻吩）（P3HT）为研究对象,并且系统地探究了电场对P3HT形貌调控的作用规律,并且通过光谱学,形貌学和湿润性测试进一步揭示了电场对P3HT分子取向的作用机理。本文主要工作包括:1、用电场极化技术处理P3HT薄膜。探究了电场对P3HT薄膜形貌调控的作用规律。通过湿润性测试结果发现,随着电场强度从1 kv/cm增加到7 kv/cm,P3HT薄膜表面的水接触角可以从105.91°转变为75.61°,实现了P3HT薄膜表面的湿润性从疏水性到亲水性的改变。通过湿润性测试揭示了电场对共轭聚合物作用后表面形貌的作用规律。通过光谱学...
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：50 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
共轭聚合物分子结构
吩分子可以“头尾相连”构象进行排列，有利于载流子的迁移实现高的空穴迁移率，同时还兼备良好的溶解度和较高的环境稳定性而成为常用的共轭聚合物。Yang等人发现，当P3HT用作太能电池中的空穴传输层，由于较慢的成膜速度，给予分子结晶提供充分的时间，分子链间的堆叠形成自组装的薄膜，实现了较高的功能转换效率[24]。在2010年，Huang等人把PCBM:P3HT共混体系作为体异质结太阳能电池中的活性层。发现P3HT:PCBM的本体异质结共混体系有效地充当了空穴传输层，在100mW·cm-2的模拟照度下，功能转换效率为3.09％[25]。图1.2为有机太阳能电池器件结构示意图，当太阳光照射到活性层时，会引发活性层产生光生电荷载流子（电子-空穴对），在静电势能下使得电子-空穴对发生分离被接触电极收集，空穴沿着正极移动，电子会沿着负极移动，这样在外电路就有了电流通过。可以把有机太阳能电池的光伏过程概括为：有机活性层在光照下会吸收光子形成光生电荷载流子，光生电荷载流子进一步沿着活性层内的受体和给体的体异质结的界面处运动，随后光生电荷载流子在体异质结界面处分离成自由的空穴和电子，最后自由的空穴和电子分别沿着正负极迁移形成外电路。图1.2有机太阳能电池器件结构示意图1.3.2场效应晶体管基于聚噻吩的场效应晶体管自1986年首次报道以来[26]，场效应晶体管的研究得
绪论5图1.3（a）顶接触结构示意图；（b）底接触结构示意图；（c）器件几何结构示意图1.3.3有机发光二极管由于有机半导体薄膜的多功能性和易制备性，在过去的二十年中引起了全世界科学家的广泛兴趣，从而产生了电子和电子设备（例如晶体管，光电二极管和发光二极管在各种潜在的应用中。在这方面，由于有机材料在平板显示器中的应用，使用有机材料作为发光二极管中的有源半导体的研究取得了飞速的发展，原型设备的性能已达到实际应用的水平，在不远的将来这可能导致大规模的商业应用。在1960年代，有机电致发光首次被报道并被广泛研究。在这些早期研究中，从一个电极注入的电子和从另一个电极注入的空穴的组合被确定在发光过程中起着重要的作用。1987年，柯达团队使用两层有机发光二极管通过开发合适的小分子材料和结构，证明了该器件具有适当的低工作电压和吸引人的器件效率[46]。此后不久，1990年，剑桥大学的一个研究小组报告了基于聚合物的发光二极管[47]。从那以后，在这个新领域，人们的兴趣和研究不断发展，并且通过在材料设计和合成，器件制造方面的广泛研究，在亮度效率，色彩特性和器件可靠性方面取得了巨大的进步。有机发光二极管由两个电极夹在中间的非常薄的聚合物膜层组成。在有机发光二极管器件中，共轭聚合物：P3HT和MEH-PPV材料凭借着优异的导电性能，能作为聚合物膜层[48-50]。有机发光二极管的器件结构如图1.4所示，在典型的有机发光二极管构中，存在两层聚合物层，其中一层用作空穴传输层，另一层用作发光层。通常将铟锡氧化物（ITO）层用作透明阳极，该透明阳极允许二极管内产生的光透过器件。金属阴极通过热蒸发方便地沉积在聚合物的顶部。
【参考文献】：
期刊论文
[1]电容器动态分析方法探索[J]. 郑迪. 中学物理. 2012(15)
本文编号：2917072
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：50 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
共轭聚合物分子结构
吩分子可以“头尾相连”构象进行排列，有利于载流子的迁移实现高的空穴迁移率，同时还兼备良好的溶解度和较高的环境稳定性而成为常用的共轭聚合物。Yang等人发现，当P3HT用作太能电池中的空穴传输层，由于较慢的成膜速度，给予分子结晶提供充分的时间，分子链间的堆叠形成自组装的薄膜，实现了较高的功能转换效率[24]。在2010年，Huang等人把PCBM:P3HT共混体系作为体异质结太阳能电池中的活性层。发现P3HT:PCBM的本体异质结共混体系有效地充当了空穴传输层，在100mW·cm-2的模拟照度下，功能转换效率为3.09％[25]。图1.2为有机太阳能电池器件结构示意图，当太阳光照射到活性层时，会引发活性层产生光生电荷载流子（电子-空穴对），在静电势能下使得电子-空穴对发生分离被接触电极收集，空穴沿着正极移动，电子会沿着负极移动，这样在外电路就有了电流通过。可以把有机太阳能电池的光伏过程概括为：有机活性层在光照下会吸收光子形成光生电荷载流子，光生电荷载流子进一步沿着活性层内的受体和给体的体异质结的界面处运动，随后光生电荷载流子在体异质结界面处分离成自由的空穴和电子，最后自由的空穴和电子分别沿着正负极迁移形成外电路。图1.2有机太阳能电池器件结构示意图1.3.2场效应晶体管基于聚噻吩的场效应晶体管自1986年首次报道以来[26]，场效应晶体管的研究得
绪论5图1.3（a）顶接触结构示意图；（b）底接触结构示意图；（c）器件几何结构示意图1.3.3有机发光二极管由于有机半导体薄膜的多功能性和易制备性，在过去的二十年中引起了全世界科学家的广泛兴趣，从而产生了电子和电子设备（例如晶体管，光电二极管和发光二极管在各种潜在的应用中。在这方面，由于有机材料在平板显示器中的应用，使用有机材料作为发光二极管中的有源半导体的研究取得了飞速的发展，原型设备的性能已达到实际应用的水平，在不远的将来这可能导致大规模的商业应用。在1960年代，有机电致发光首次被报道并被广泛研究。在这些早期研究中，从一个电极注入的电子和从另一个电极注入的空穴的组合被确定在发光过程中起着重要的作用。1987年，柯达团队使用两层有机发光二极管通过开发合适的小分子材料和结构，证明了该器件具有适当的低工作电压和吸引人的器件效率[46]。此后不久，1990年，剑桥大学的一个研究小组报告了基于聚合物的发光二极管[47]。从那以后，在这个新领域，人们的兴趣和研究不断发展，并且通过在材料设计和合成，器件制造方面的广泛研究，在亮度效率，色彩特性和器件可靠性方面取得了巨大的进步。有机发光二极管由两个电极夹在中间的非常薄的聚合物膜层组成。在有机发光二极管器件中，共轭聚合物：P3HT和MEH-PPV材料凭借着优异的导电性能，能作为聚合物膜层[48-50]。有机发光二极管的器件结构如图1.4所示，在典型的有机发光二极管构中，存在两层聚合物层，其中一层用作空穴传输层，另一层用作发光层。通常将铟锡氧化物（ITO）层用作透明阳极，该透明阳极允许二极管内产生的光透过器件。金属阴极通过热蒸发方便地沉积在聚合物的顶部。
【参考文献】：
期刊论文
[1]电容器动态分析方法探索[J]. 郑迪. 中学物理. 2012(15)
本文编号：2917072
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