有机受体材料PC 61 BM和ITIC与金属或惰性衬底的界面电子结构
发布时间：2021-10-14 19:13
在有机场效应器件和有机光伏器件中,广泛存在有机/金属界面和有机/惰性材料界面,界面的能级排布影响界面问的电荷输运,从而直接影响器件的性能。本文以同步辐射光电子能谱（SRPES）测量为主,软X射线吸收谱（XAS）和密度泛函理论（DFT）计算为辅研究了富勒烯衍生物PC61BM及非富勒烯小分子ITIC与一些衬底间的界面电子结构。对于有机/惰性材料界面,能级排布由整数电荷转移模型（ICT模型）决定;这个模型中有一个重要的概念是负整数电荷转移能级（EICT-,对受体分子而言）。鉴于当前非富勒烯受体分子的迅速发展,本文测量了典型的非富勒烯受体小分子ITIC的EICT-,结果为4.00±0.0δeV。我们还用XAS研究了ITIC薄膜内的分子取向,结果表明ITIC在惰性衬底上是face-on取向。本文还用DFT研究了I IC的电子关联和极化子效应,揭示出电子的强关联效应对有机分子电子结构有重要影响。对于有机/金属界面,本文用PES详细研究了 Au（111）、Ag（111）、Au（100）和Ag（100）这四种衬底上PC61BM薄膜的界面电子结构。这里的界面是化学吸附。我们以前提出的TSI+ICT方法（...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：103 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２体异质结太阳能电池工作原理示意图??
栅极??图１．３底栅式的底接触式ＯＦＥＴ构造示意图。??这里以图１．３为例，筒单介绍ＯＦＥＴ的工作原理。与半导体直接接触的两个??电极称为源极和漏极，导电层与绝缘层直接接触，与绝缘层接触、并隔着绝缘层??与源极和漏极对应的电极称为栅极。当栅极未加偏压时（即栅电压为零时）或者??栅电压较小时，半导体层内载流子浓度很低，导电性差，源极和漏极是断开的，??器件处于关状态。而当在栅极上加一个足够高的电压，在半导体和绝缘体界面处??会出现一个导电沟道，源极和漏极之间的电流则会很快增大，使器件导通，熒于??开状态。ＯＦＥＴ的工作原理简单来说，是通过栅极电压来改变器件电场，从而调??控源极和漏极之间的电流输出。??源极和漏极的通断，就涉及到半导体材料本身的电学特性。以ｎ型半导体为??例，当栅极加载足够的负电压时，在器件内源漏两级连线的垂直方向产生指向栅??极的电场
转化效率目前已达１３．７％［４２］，与基于富勒烯衍生物的ＯＳＣ相当。??１．２．１富勒烯及其衍生物??图１．４示出富勒烯Ｃ６０以及Ｃ６〇和Ｃ７〇的几种常见衍生物。这一类材料在很多??领域有重要应用，ＯＳＣ只是应用领域之一。??１９９２年Ｓａｒｉｃｉｆｔｉｃ等［２４］发现光生电子从导电聚合物ＭＥＨ－ＰＰＶ向ｄｏ的快速?；??转移，这解决了当时困扰ＯＳＣ发展的一个难题：有机材料的激子较难分离成自?＃崳?由电荷。Ｃ６０和合适的给体分子组合时，它的强吸电子能力可以促使给体分子中??的激子分离。然而，Ｃｓｏ作为受体有三方面的不足：（１）Ｃ６Ｑ分子稳定性好，结晶??能力强而易形成线度较大的晶体，导致ＢＨＪ中可促使激子分离的界面不多；（２）?１??Ｃ６０在有机溶剂中的溶解度不够大，使得制备含Ｃ６０较多的ＢＨＪ很困难ｆ?（３）由??于分子的高对称性，绝大部分太阳光谱范围的光学跃迁被禁阻，Ｃ６０吸收太阳光??的性能极差。１９９５年Ｈｕｍｍｅｌｅｎ等报道的富勒烯衍生物ＰＣ６１ＢＭ是在Ｃ６〇笼子上??接上苯基－丁酸甲酯支链［４３］。边链的接入大大提高了溶解度并极大地降低了结晶??性。图１．４中其它富勒烯衍生物也是如此
本文编号：3436695
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
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【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２体异质结太阳能电池工作原理示意图??
栅极??图１．３底栅式的底接触式ＯＦＥＴ构造示意图。??这里以图１．３为例，筒单介绍ＯＦＥＴ的工作原理。与半导体直接接触的两个??电极称为源极和漏极，导电层与绝缘层直接接触，与绝缘层接触、并隔着绝缘层??与源极和漏极对应的电极称为栅极。当栅极未加偏压时（即栅电压为零时）或者??栅电压较小时，半导体层内载流子浓度很低，导电性差，源极和漏极是断开的，??器件处于关状态。而当在栅极上加一个足够高的电压，在半导体和绝缘体界面处??会出现一个导电沟道，源极和漏极之间的电流则会很快增大，使器件导通，熒于??开状态。ＯＦＥＴ的工作原理简单来说，是通过栅极电压来改变器件电场，从而调??控源极和漏极之间的电流输出。??源极和漏极的通断，就涉及到半导体材料本身的电学特性。以ｎ型半导体为??例，当栅极加载足够的负电压时，在器件内源漏两级连线的垂直方向产生指向栅??极的电场
转化效率目前已达１３．７％［４２］，与基于富勒烯衍生物的ＯＳＣ相当。??１．２．１富勒烯及其衍生物??图１．４示出富勒烯Ｃ６０以及Ｃ６〇和Ｃ７〇的几种常见衍生物。这一类材料在很多??领域有重要应用，ＯＳＣ只是应用领域之一。??１９９２年Ｓａｒｉｃｉｆｔｉｃ等［２４］发现光生电子从导电聚合物ＭＥＨ－ＰＰＶ向ｄｏ的快速?；??转移，这解决了当时困扰ＯＳＣ发展的一个难题：有机材料的激子较难分离成自?＃崳?由电荷。Ｃ６０和合适的给体分子组合时，它的强吸电子能力可以促使给体分子中??的激子分离。然而，Ｃｓｏ作为受体有三方面的不足：（１）Ｃ６Ｑ分子稳定性好，结晶??能力强而易形成线度较大的晶体，导致ＢＨＪ中可促使激子分离的界面不多；（２）?１??Ｃ６０在有机溶剂中的溶解度不够大，使得制备含Ｃ６０较多的ＢＨＪ很困难ｆ?（３）由??于分子的高对称性，绝大部分太阳光谱范围的光学跃迁被禁阻，Ｃ６０吸收太阳光??的性能极差。１９９５年Ｈｕｍｍｅｌｅｎ等报道的富勒烯衍生物ＰＣ６１ＢＭ是在Ｃ６〇笼子上??接上苯基－丁酸甲酯支链［４３］。边链的接入大大提高了溶解度并极大地降低了结晶??性。图１．４中其它富勒烯衍生物也是如此
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