P3HT/PMMA双层聚合物电双稳器件的研究
发布时间：2021-07-22 14:43
通过逐层旋涂的方法,制备了P3HT（poly（3-hexylthiophene））与PMMA（poly（methylmethacrylate））双层器件,并与二者的共混溶液制备的器件进行了性能对比。利用扫描电镜（SEM）表征了双层器件的横截面形貌;利用电流-电压（I-V）以及电流-读取次数（I-t）测试,测量了两种器件的开关比以及持续时间特性。其中,双层器件具有更好的开关比,可达1×103,同时反复读写测试表明器件性能非常稳定。为了解释电双稳现象产生的机理,对双层结构器件的电流-电压曲线进行了线性拟合,利用器件的能级图进行分析,得出了电荷在器件中的传输过程。研究结果表明,可以通过电荷俘获释放理论解释P3HT/PMMA双层器件电双稳特性产生的机理。
【文章来源】：发光学报. 2016,37(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
P3HT与PMMA双层器件结构图;(b)双层器件横截面的SEM图
1092发光学报第37卷3结果与讨论图2为这4种结构器件的I-V特性曲线。显然，图2(a)、(b)中纯P3HT和纯PMMA单层器件都没有电双稳特征，而图2(c)、(d)中的双层器件及共混器件都展现出了明显的电双稳特性，可见P3HT与PMMA的结合是产生电双稳特性的关键。在实验中，我们也对PMMA进行了不同退火温度的处理对比，不过对器件性能并没有明显影响。在双层器件上施加－10～10V的扫描电压，如图2(c)所示，这一循环扫描使器件产生了典型的电双稳特性，即I-V曲线有高导电态和低导电态之分，且区别明显，这是电双稳器件的一个重要特征［19］，其中高导电态对应器件的ON态，而低导电态对应着OFF态。如图所示，当在负电压区施加扫描电压时，器件在－6V处产生突变，由OFF态变为ON态，我们将－6V定义为写入电压;同理，当扫描电压从－10V过渡到10V后，器件在正电压区再次还原为OFF态，10V被定义为擦除电压。电双稳器件工作的过程，便是不断写入-读取-擦除-读取的过程，因此稳定性是表征器件性能的一个重要参数。同时，同一电压下ON/OFF态的电流比，即开关比，也是描述器件性能的一个重要参数。在图2(c)中，器件在3V处的开关比可达到1×103。10010-1-1515V/VI/A-1０-5０51010-210-310-410-510-610-7（a）10-4-1515V/VI/A-1０-5０51010-510-710-810-910-10（b）10-1110-610-310-210-210-310V/VI/A-8-4０2410-510-610-710-810-910-10（c）10-4-54V/VI/A-4０1310-510-710-810-9（d）10-610-4ONOFF-10-6-268-3-2-125ONOFF图2不同结构器件的I-V特
第9期彭博，等:P3HT/PMMA双层聚合物电双稳器件的研究1093单独旋涂的PMMA层比相分离产生的PMMA层具有更好的介电效果，因此需要更高的电压激励，电荷才会在器件中隧穿过PMMA，产生电双稳效应。为了表征双层器件的稳定性，且与共混器件进行对比，我们对二者都进行了重复读取测试，结果如图3所示。在测试中，我们首先给器件施加一个写入电压，使器件变为ON态，之后不断给器件施加读取电压，时间间隔为0．1s，并记录下对应的电流值，重复500次后停止。接下来，给器件施加一个擦除电压，让器件还原为OFF态，同样再给器件施加读取电压，记录对应的电流值，再重复500次，结束后将电流和重复读取次数绘成I-t图。从图中可以看出，两种结构的器件都有着很好的稳定性，且双层器件的结果更优秀。这两种器件在测试中，不论是经过写入还是擦除之后的状态，都可以多次重复读取，并维持住稳定的电流值以及开关比。双层器件在±10V下写入和擦除，在3V下分别读取，开关比保持在1×103;共混器件在±5V下写入和擦除，在2V下分别读取，开关比保持在10左右。可见，我们利用垂直溶剂法制备的双层器件，性能并不输于有着相分离效应的共混器件。这两种器件均可以进行多次重复使用，且在撤销电压后，依旧保持住ON态或者OFF态，这对于电双稳器件的实际应用有着很重要的意义。500I/A10020030040010-410-510-610-7（a）ONOFF0t500I/A10020030040010-510-6（b）ONOFF0t图3双层器件(a)和共混器件(b)的重复读取测试图Fig．3I-tmeasurementofbilayerdevice(a)andhybridblenddevice(b)，respectively．为了进一步分析双层器件的工作过程，我们对器件的I-V曲线在不同电压范围下进行了线性拟合。?
【参考文献】：
期刊论文
[1]胆甾液晶应用于P3HT∶PCBM聚合物光伏器件研究[J]. 姜璐璐,刘海瑞,李梦菲,李萌,蒋玉荣,马恒. 液晶与显示. 2015(04)
[2]RR-P3HT和PCBM混合薄膜中的长寿命光激发态研究[J]. 沙春芳. 光子学报. 2014(05)
本文编号：3297346
【文章来源】：发光学报. 2016,37(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
P3HT与PMMA双层器件结构图;(b)双层器件横截面的SEM图
1092发光学报第37卷3结果与讨论图2为这4种结构器件的I-V特性曲线。显然，图2(a)、(b)中纯P3HT和纯PMMA单层器件都没有电双稳特征，而图2(c)、(d)中的双层器件及共混器件都展现出了明显的电双稳特性，可见P3HT与PMMA的结合是产生电双稳特性的关键。在实验中，我们也对PMMA进行了不同退火温度的处理对比，不过对器件性能并没有明显影响。在双层器件上施加－10～10V的扫描电压，如图2(c)所示，这一循环扫描使器件产生了典型的电双稳特性，即I-V曲线有高导电态和低导电态之分，且区别明显，这是电双稳器件的一个重要特征［19］，其中高导电态对应器件的ON态，而低导电态对应着OFF态。如图所示，当在负电压区施加扫描电压时，器件在－6V处产生突变，由OFF态变为ON态，我们将－6V定义为写入电压;同理，当扫描电压从－10V过渡到10V后，器件在正电压区再次还原为OFF态，10V被定义为擦除电压。电双稳器件工作的过程，便是不断写入-读取-擦除-读取的过程，因此稳定性是表征器件性能的一个重要参数。同时，同一电压下ON/OFF态的电流比，即开关比，也是描述器件性能的一个重要参数。在图2(c)中，器件在3V处的开关比可达到1×103。10010-1-1515V/VI/A-1０-5０51010-210-310-410-510-610-7（a）10-4-1515V/VI/A-1０-5０51010-510-710-810-910-10（b）10-1110-610-310-210-210-310V/VI/A-8-4０2410-510-610-710-810-910-10（c）10-4-54V/VI/A-4０1310-510-710-810-9（d）10-610-4ONOFF-10-6-268-3-2-125ONOFF图2不同结构器件的I-V特
第9期彭博，等:P3HT/PMMA双层聚合物电双稳器件的研究1093单独旋涂的PMMA层比相分离产生的PMMA层具有更好的介电效果，因此需要更高的电压激励，电荷才会在器件中隧穿过PMMA，产生电双稳效应。为了表征双层器件的稳定性，且与共混器件进行对比，我们对二者都进行了重复读取测试，结果如图3所示。在测试中，我们首先给器件施加一个写入电压，使器件变为ON态，之后不断给器件施加读取电压，时间间隔为0．1s，并记录下对应的电流值，重复500次后停止。接下来，给器件施加一个擦除电压，让器件还原为OFF态，同样再给器件施加读取电压，记录对应的电流值，再重复500次，结束后将电流和重复读取次数绘成I-t图。从图中可以看出，两种结构的器件都有着很好的稳定性，且双层器件的结果更优秀。这两种器件在测试中，不论是经过写入还是擦除之后的状态，都可以多次重复读取，并维持住稳定的电流值以及开关比。双层器件在±10V下写入和擦除，在3V下分别读取，开关比保持在1×103;共混器件在±5V下写入和擦除，在2V下分别读取，开关比保持在10左右。可见，我们利用垂直溶剂法制备的双层器件，性能并不输于有着相分离效应的共混器件。这两种器件均可以进行多次重复使用，且在撤销电压后，依旧保持住ON态或者OFF态，这对于电双稳器件的实际应用有着很重要的意义。500I/A10020030040010-410-510-610-7（a）ONOFF0t500I/A10020030040010-510-6（b）ONOFF0t图3双层器件(a)和共混器件(b)的重复读取测试图Fig．3I-tmeasurementofbilayerdevice(a)andhybridblenddevice(b)，respectively．为了进一步分析双层器件的工作过程，我们对器件的I-V曲线在不同电压范围下进行了线性拟合。?
【参考文献】：
期刊论文
[1]胆甾液晶应用于P3HT∶PCBM聚合物光伏器件研究[J]. 姜璐璐,刘海瑞,李梦菲,李萌,蒋玉荣,马恒. 液晶与显示. 2015(04)
[2]RR-P3HT和PCBM混合薄膜中的长寿命光激发态研究[J]. 沙春芳. 光子学报. 2014(05)
本文编号：3297346
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