电极修饰对有机光电探测器性能影响的研究
发布时间：2021-06-21 08:06
低的暗电流密度和高的光电流密度在决定有机光电探测器整体性能方面发挥着重要作用。对于光电二极管型的有机光电探测器,由于其工作机制同有机光伏器件基本相同,在当前有机光电探测器的研究中比较常见。光电倍增型的有机光电探测器的报道相对较少,但是由于其器件通常能够达到较高的外量子效率（>100%）,实现高的光响应度,光电倍增型的有机光电探测器受到越来越多的关注。目前,通过利用陷阱或者阻挡层引入电荷积累而导致电荷隧穿注入的办法,研究者已经能够实现高外量子效率的光电倍增型的有机光电探测器,但是这样的器件普遍存在工艺复杂、响应速度偏慢、工作电压高、毒性等不足。使用简单的可溶液制备方法,在低工作电压下,努力实现全优化性能的有机光电探测器仍然是一个重要的研究方向。本论文通过在传统的体异质结器件中引入电极修饰层,实现了高性能的有机光电探测器,并对器件的相关机理进行了研究。主要内容包括三部分。1.将溶胶凝胶法制备的ZnO电极修饰层分别应用在基于Poly（3-hexylthiophene）（P3HT）:（phenyl-C61-butyric-acid-methyl-ester）（PC61BM）和Thieno...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２有机光电探测器的工作机理图??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｗｏｒｋｉｎｇ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｏｒｇａｎｉｃ?ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓ．??
同有机光伏器件类似，有机光电探测器的结构主要有四种：肖特基结构有机??光电探测器、平面异质结结构有机光电探测器、体异质结结构有机光电探测器、??叠层结构有机光电探测器，其相应的器件结构见图１－３。??（｜＾?Ｍｅｔａ！?＾?＾??Ｐｌｙｍｅｒ?Ａ?Ｄｏｎｏｒ?＾??＾?Ａ?（ｄｋ＜?■?Ａ??Ｍｅｔａｌ?Ｍ??图１－３有机光电探测器的结构？？（ａ）肖特基结构的有机光电探测器，（ｂ）平面异质结结构??的有机光电探测器，（ｃ）体异质结结构的有机光电探测器，（ｄ）叠层结构的有机光电探测器??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｏｒｇａｎｉｃ?ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓ，?（ａ）?ｔｈｅ?ｓｃｈｏｔｔｋｙ?ｏｒｇａｎｉｃ?ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓ，?（ｂ）?ｔｈｅ??ｐｌａｎａｒ?ｏｒｇａｎｉｃ?ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓ，?（ｃ）?ｔｈｅ?ｂｕｌｋ?ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ?ｏｒｇａｎｉｃ?ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓ，?（ｄ）?ｔｈｅ?ｔａｎｄｅｍ??ｏｒｇａｎｉｃ?ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓ．??如图１－３⑻，对于肖特基结构的有机光电探测器，它一般由透明ＩＴＯ电极、??聚合物光敏层、金属上电极三部分组成。肖特基结构的器件具有结构简单的优点，??但由于激子的扩散长度有限，激子在聚合物和电极界面的解离效率很低，导致这??种器件的暗电流很大。??如图１－３?（ｂ）
Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）?Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）??图２－２溶胶凝胶ＺｎＯ薄膜的（ａ）透射光谱和（ｂ）紫外可见吸收光谱??Ｆｉｇｕｒｅ?２－２．?（ａ）?Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?ｓｐｅｃｔｒａ?ａｎｄ?（ｂ）?ＵＶ－ｖｉｓ?ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｓｐｅｃｔｒａ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｏｌ－ｇｅｌ?ＺｎＯ?ｆｉｌｍ．??图２－２给出了溶胶凝胶ＺｎＯ薄膜的透射和吸收光谱。溶胶凝胶ＺｎＯ的前驱体??溶液按照实验中的相关参数制备在于石英玻璃上，然后进行透射和吸收光谱的测??量。从透射光谱中可以看出，在３５０?ｎｍ到８００?ｔｉｍ的波长范围内，溶胶凝胶ＺｎＯ??薄膜具有良好的透射性，从而不会对器件的活性层的光吸收产生影响。溶胶凝胶??ＺｎＯ的吸收光谱和透射光谱能够很好地对应。??圍圍??Ｈｅ????？?０．００?？???０．００??１．００?ｕｍ?２．００?ｘ?２．００?ｕｍ?１．００?ｕｍ?２．００?ｘ?２．００?ｕｍ??图２－３?ＩＴＯ电极和溶胶凝胶ＺｎＯ薄膜的形貌特性，上图为ＳＥＭ图而下图为对应的ＡＦＭ高??度图。??Ｆｉｇｕｒｅ?２－３．?Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ?ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＩＴＯ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?（ａ，?ｃ）?ａｎｄ?ｔｈｅ?ｓｏｌ－ｇｅｌ?ＺｎＯ?ｆｉｌｍ?（ｂ，?ｄ）．??Ｔｈｅ?ｔｏｐ?ａｎｄ?ｂｏｔｔｏｍ?ｒｏｗｓ?ａｒｅ?ＳＥＭ?ａｎｄ?ＡＦＭ?ｈｅｉｇｈｔ?ｉｍａｇｅｓ，?ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．??我们用扫描电子显微镜和原子力显微镜表征了?ＩＴＯ电极和溶剂凝胶ＺｎＯ薄膜??的膜形貌。由ＳＥＭ图和ＡＦＭ图可以看出
【参考文献】：
期刊论文
[1]Highly sensitive polymer photodetectors with a wide spectral response range[J]. 高米勒,王文斌,李凌亮,苗建利,张福俊. Chinese Physics B. 2017(01)
[2]Sodium chloride methanol solution spin-coating process for bulk-heterojunction polymer solar cells[J]. 刘统方,胡煜峰,邓振波,李熊,朱丽杰,王越,吕龙锋,王铁宁,娄志东,侯延冰,滕枫. Chinese Physics B. 2016(08)
[3]Dynamics of Charged Particles Around a Magnetized Black Hole with Pseudo–Newtonian Potential[J]. 王颖,伍歆,孙威. Communications in Theoretical Physics. 2013(10)
[4]外光电效应及其应用[J]. 陈宜生. 物理通报. 1994(05)
本文编号：3240314
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２有机光电探测器的工作机理图??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｗｏｒｋｉｎｇ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｏｒｇａｎｉｃ?ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓ．??
同有机光伏器件类似，有机光电探测器的结构主要有四种：肖特基结构有机??光电探测器、平面异质结结构有机光电探测器、体异质结结构有机光电探测器、??叠层结构有机光电探测器，其相应的器件结构见图１－３。??（｜＾?Ｍｅｔａ！?＾?＾??Ｐｌｙｍｅｒ?Ａ?Ｄｏｎｏｒ?＾??＾?Ａ?（ｄｋ＜?■?Ａ??Ｍｅｔａｌ?Ｍ??图１－３有机光电探测器的结构？？（ａ）肖特基结构的有机光电探测器，（ｂ）平面异质结结构??的有机光电探测器，（ｃ）体异质结结构的有机光电探测器，（ｄ）叠层结构的有机光电探测器??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｏｒｇａｎｉｃ?ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓ，?（ａ）?ｔｈｅ?ｓｃｈｏｔｔｋｙ?ｏｒｇａｎｉｃ?ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓ，?（ｂ）?ｔｈｅ??ｐｌａｎａｒ?ｏｒｇａｎｉｃ?ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓ，?（ｃ）?ｔｈｅ?ｂｕｌｋ?ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ?ｏｒｇａｎｉｃ?ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓ，?（ｄ）?ｔｈｅ?ｔａｎｄｅｍ??ｏｒｇａｎｉｃ?ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓ．??如图１－３⑻，对于肖特基结构的有机光电探测器，它一般由透明ＩＴＯ电极、??聚合物光敏层、金属上电极三部分组成。肖特基结构的器件具有结构简单的优点，??但由于激子的扩散长度有限，激子在聚合物和电极界面的解离效率很低，导致这??种器件的暗电流很大。??如图１－３?（ｂ）
Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）?Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）??图２－２溶胶凝胶ＺｎＯ薄膜的（ａ）透射光谱和（ｂ）紫外可见吸收光谱??Ｆｉｇｕｒｅ?２－２．?（ａ）?Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?ｓｐｅｃｔｒａ?ａｎｄ?（ｂ）?ＵＶ－ｖｉｓ?ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｓｐｅｃｔｒａ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｏｌ－ｇｅｌ?ＺｎＯ?ｆｉｌｍ．??图２－２给出了溶胶凝胶ＺｎＯ薄膜的透射和吸收光谱。溶胶凝胶ＺｎＯ的前驱体??溶液按照实验中的相关参数制备在于石英玻璃上，然后进行透射和吸收光谱的测??量。从透射光谱中可以看出，在３５０?ｎｍ到８００?ｔｉｍ的波长范围内，溶胶凝胶ＺｎＯ??薄膜具有良好的透射性，从而不会对器件的活性层的光吸收产生影响。溶胶凝胶??ＺｎＯ的吸收光谱和透射光谱能够很好地对应。??圍圍??Ｈｅ????？?０．００?？???０．００??１．００?ｕｍ?２．００?ｘ?２．００?ｕｍ?１．００?ｕｍ?２．００?ｘ?２．００?ｕｍ??图２－３?ＩＴＯ电极和溶胶凝胶ＺｎＯ薄膜的形貌特性，上图为ＳＥＭ图而下图为对应的ＡＦＭ高??度图。??Ｆｉｇｕｒｅ?２－３．?Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ?ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＩＴＯ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?（ａ，?ｃ）?ａｎｄ?ｔｈｅ?ｓｏｌ－ｇｅｌ?ＺｎＯ?ｆｉｌｍ?（ｂ，?ｄ）．??Ｔｈｅ?ｔｏｐ?ａｎｄ?ｂｏｔｔｏｍ?ｒｏｗｓ?ａｒｅ?ＳＥＭ?ａｎｄ?ＡＦＭ?ｈｅｉｇｈｔ?ｉｍａｇｅｓ，?ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．??我们用扫描电子显微镜和原子力显微镜表征了?ＩＴＯ电极和溶剂凝胶ＺｎＯ薄膜??的膜形貌。由ＳＥＭ图和ＡＦＭ图可以看出
【参考文献】：
期刊论文
[1]Highly sensitive polymer photodetectors with a wide spectral response range[J]. 高米勒,王文斌,李凌亮,苗建利,张福俊. Chinese Physics B. 2017(01)
[2]Sodium chloride methanol solution spin-coating process for bulk-heterojunction polymer solar cells[J]. 刘统方,胡煜峰,邓振波,李熊,朱丽杰,王越,吕龙锋,王铁宁,娄志东,侯延冰,滕枫. Chinese Physics B. 2016(08)
[3]Dynamics of Charged Particles Around a Magnetized Black Hole with Pseudo–Newtonian Potential[J]. 王颖,伍歆,孙威. Communications in Theoretical Physics. 2013(10)
[4]外光电效应及其应用[J]. 陈宜生. 物理通报. 1994(05)
本文编号：3240314
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3240314.html
