P3HT光电探测器的活性层调控

发布时间：2020-11-09 23:04

　　 有机光电探测器具有制作成本低、种类和结构多样、制作合成工艺简单、易于大面积制备等优势。光电二极管型的有机光电探测器有着线性动态范围好、响应速度快、灵敏度高等优势备受研究者的青睐。较高的光电流密度和较低的暗电流密度是决定有机光电探测器探测性能的两个关键因素关键。目前,提高器件光电流的方法主要有开发新型的光敏材料以提高对光子的吸收、改善光功能层的形貌以提高电荷传输效率、引入界面修饰层以提高在电极处电荷收集效率以及结构优化等,而降低暗电流的方法主要是借助分层结构,或者引入界面修饰层等方法。本工作主要基于传统体异质结中活性层的改善进行展开,借由活性层的改善以增强光电转化效率,或者降低暗电流,从而提高了有机光电探测器的性能。主要研究内容包括两部分。第一部分内容:通过向传统的体异质结P3HT:PC60BM中掺入少量的阳离子表面活性剂十六烷三甲基溴化铵(CTAB))。制备了结构为ITO/Ti02/P3HT:PC60BM:CTAB/Mo03/Ag的器件,因为活性剂的引入,活性层的形貌得以改善,光吸收和载流子分离与传输都得到了提高,同时ITO层被修饰后,暗电流得到了明显降低。从而得到了在低工作电压下具有高性能的有机二极管型光电探测器件。在-0.5 V反向偏压下,器件开关比最大可到1.17×105,比探测率为3.3×1014 Jones,线性动态范围可到112.2 dB,响应度为0.3 A/W,响应速度较快(35μs/155 μs)。第二部分内容:通过简易的反向溶剂法合成了一种新型的有机无机杂化钙钛矿准二维纳米片(PEA)2MAPb2I7,反应是在室温下进行的。所合成的有机无机杂化钙钛矿纳米片厚度在3 μm左右可调。利用此钙钛矿纳米片与P3HT混合制备的活性层材料,光吸收得到增强,基于此,我们制备了 P3HT与(PEA)2MAPb2I7纳米片复合薄膜的有机光电探测器,器件结构为ITO/Ti02/P3HT:(PEA)2MAPb2I7/Au,在-1 V反向偏压下,器件的开关比为2.84×102,瞬态光电流响应时间较快(20μs/34μs),这位尝试用钙钛矿取代富勒烯与P3HT结合制备活性层提供了初步尝试结果。本论文在传统的体异质结有机光电探测器中,通过调控活性层,制备了高性能的有机光电探测器,。同时将合成的准二维有机无机杂化钙钛矿纳米片应用到光电探测器中,为实现柔性非富勒烯有机光电探测器提供了一种新的可能。
【学位单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN36
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
2 有机探测器理论基础
    2.1 有机光电探测器的发展
    2.2 有机光电探测器分类和工作机
        2.2.1 有机二极管型光电探测器
        2.2.2 有机光电导型光电探测器
    2.3 有机光电探测器的基本结构
    2.4 有机光电探测器的性能参数
    2.5 有机光电探测器光功能层的优化研究
        2.5.1 溶剂效应
        2.5.2 调控给/受体共混的比例
        2.5.3 热退火
        2.5.4 添加剂
        2.5.5 新型光敏材料
    2.6 本论文的研究意义与研究内容
3 CTAB阳离子表面活性剂对有机光电探测器性能影响的研究
    3.1 实验材料与制备
        3.1.1 实验材料
        3.1.2 实验仪器
        3.1.3 器件制备
    3.2 结果与分析
2电极修饰层的表征'>        3.2.1 TiO₂电极修饰层的表征
        3.2.2 活性层薄膜的表征与分析
        3.2.3 有机光电探测器性能表征与分析
    3.3 本章小结
2MAPB₂I₇非富勒烯有机光电探测器的研究'>4 基于P3HT:（PEA）₂MAPB₂I₇非富勒烯有机光电探测器的研究
    4.1 实验材料与实验仪器
        4.1.1 实验材料
        4.1.2 实验仪器
2MAPB₂I₇的合成'>    4.2 二维纳米片（PEA）₂MAPB₂I₇的合成
2MAPb₂I₇的表征'>        4.2.1 二维纳米片（PEA）₂MAPb₂I₇的表征
    4.3 器件制备
    4.4 结果与分析
        4.4.1 活性层薄膜的表征与分析
2MAPb₂I₇活性层光电探测器性能表征与分析'>        4.4.2 基于P3HT:（PEA）₂MAPb₂I₇活性层光电探测器性能表征与分析
    4.5 本章小结
5 结论
6 参考文献
作者简历
学位论文数据集

【参考文献】

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本文编号：2877081