共軛聚合物由于其優(yōu)異的光電性能,制造成本低,重量輕等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)廣泛應(yīng)用于有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池,有機(jī)薄膜晶體管,有機(jī)發(fā)光二極管等器件中。共軛聚合物通常作為器件的活性層,它的薄膜形貌對(duì)器件性能起著至關(guān)重要的作用。改進(jìn)共軛聚合物（活性層）薄膜形貌的方法包括:熱退火,溶劑蒸汽處理和電場(chǎng)處理等等。其中,電場(chǎng)由于它的簡(jiǎn)便,精確調(diào)控和環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)成為調(diào)控薄膜形貌的一種有效方法。但是迄今為止,電場(chǎng)對(duì)共軛聚合物形貌調(diào)控的機(jī)理還存在很多爭(zhēng)議,需要進(jìn)一步探究。本論選用了典型的共軛聚合物:聚（3-己基噻吩）（P3HT）為研究對(duì)象,并且系統(tǒng)地探究了電場(chǎng)對(duì)P3HT形貌調(diào)控的作用規(guī)律,并且通過(guò)光譜學(xué),形貌學(xué)和濕潤(rùn)性測(cè)試進(jìn)一步揭示了電場(chǎng)對(duì)P3HT分子取向的作用機(jī)理。本文主要工作包括:1、用電場(chǎng)極化技術(shù)處理P3HT薄膜。探究了電場(chǎng)對(duì)P3HT薄膜形貌調(diào)控的作用規(guī)律。通過(guò)濕潤(rùn)性測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn),隨著電場(chǎng)強(qiáng)度從1 kv/cm增加到7 kv/cm,P3HT薄膜表面的水接觸角可以從105.91°轉(zhuǎn)變?yōu)?5.61°,實(shí)現(xiàn)了P3HT薄膜表面的濕潤(rùn)性從疏水性到親水性的改變。通過(guò)濕潤(rùn)性測(cè)試揭示了電場(chǎng)對(duì)共軛聚合物作用后表面形貌的作用規(guī)律。通過(guò)光譜學(xué)... 

【文章來(lái)源】：長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)吉林省

【文章頁(yè)數(shù)】：50 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

共軛聚合物分子結(jié)構(gòu)

吩分子可以“頭尾相連”構(gòu)象進(jìn)行排列，有利于載流子的遷移實(shí)現(xiàn)高的空穴遷移率，同時(shí)還兼?zhèn)淞己玫娜芙舛群洼^高的環(huán)境穩(wěn)定性而成為常用的共軛聚合物。Yang等人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)P3HT用作太能電池中的空穴傳輸層，由于較慢的成膜速度，給予分子結(jié)晶提供充分的時(shí)間，分子鏈間的堆疊形成自組裝的薄膜，實(shí)現(xiàn)了較高的功能轉(zhuǎn)換效率[24]。在2010年，Huang等人把PCBM:P3HT共混體系作為體異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池中的活性層。發(fā)現(xiàn)P3HT:PCBM的本體異質(zhì)結(jié)共混體系有效地充當(dāng)了空穴傳輸層，在100mW·cm-2的模擬照度下，功能轉(zhuǎn)換效率為3.09％[25]。圖1.2為有機(jī)太陽(yáng)能電池器件結(jié)構(gòu)示意圖，當(dāng)太陽(yáng)光照射到活性層時(shí)，會(huì)引發(fā)活性層產(chǎn)生光生電荷載流子（電子-空穴對(duì)），在靜電勢(shì)能下使得電子-空穴對(duì)發(fā)生分離被接觸電極收集，空穴沿著正極移動(dòng)，電子會(huì)沿著負(fù)極移動(dòng)，這樣在外電路就有了電流通過(guò)�？梢园延袡C(jī)太陽(yáng)能電池的光伏過(guò)程概括為：有機(jī)活性層在光照下會(huì)吸收光子形成光生電荷載流子，光生電荷載流子進(jìn)一步沿著活性層內(nèi)的受體和給體的體異質(zhì)結(jié)的界面處運(yùn)動(dòng)，隨后光生電荷載流子在體異質(zhì)結(jié)界面處分離成自由的空穴和電子，最后自由的空穴和電子分別沿著正負(fù)極遷移形成外電路。圖1.2有機(jī)太陽(yáng)能電池器件結(jié)構(gòu)示意圖1.3.2場(chǎng)效應(yīng)晶體管基于聚噻吩的場(chǎng)效應(yīng)晶體管自1986年首次報(bào)道以來(lái)[26]，場(chǎng)效應(yīng)晶體管的研究得

緒論5圖1.3（a）頂接觸結(jié)構(gòu)示意圖；（b）底接觸結(jié)構(gòu)示意圖；（c）器件幾何結(jié)構(gòu)示意圖1.3.3有機(jī)發(fā)光二極管由于有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的多功能性和易制備性，在過(guò)去的二十年中引起了全世界科學(xué)家的廣泛興趣，從而產(chǎn)生了電子和電子設(shè)備（例如晶體管，光電二極管和發(fā)光二極管在各種潛在的應(yīng)用中。在這方面，由于有機(jī)材料在平板顯示器中的應(yīng)用，使用有機(jī)材料作為發(fā)光二極管中的有源半導(dǎo)體的研究取得了飛速的發(fā)展，原型設(shè)備的性能已達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的水平，在不遠(yuǎn)的將來(lái)這可能導(dǎo)致大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用。在1960年代，有機(jī)電致發(fā)光首次被報(bào)道并被廣泛研究。在這些早期研究中，從一個(gè)電極注入的電子和從另一個(gè)電極注入的空穴的組合被確定在發(fā)光過(guò)程中起著重要的作用。1987年，柯達(dá)團(tuán)隊(duì)使用兩層有機(jī)發(fā)光二極管通過(guò)開(kāi)發(fā)合適的小分子材料和結(jié)構(gòu)，證明了該器件具有適當(dāng)?shù)牡凸ぷ麟妷汉臀说钠骷蔥46]。此后不久，1990年，劍橋大學(xué)的一個(gè)研究小組報(bào)告了基于聚合物的發(fā)光二極管[47]。從那以后，在這個(gè)新領(lǐng)域，人們的興趣和研究不斷發(fā)展，并且通過(guò)在材料設(shè)計(jì)和合成，器件制造方面的廣泛研究，在亮度效率，色彩特性和器件可靠性方面取得了巨大的進(jìn)步。有機(jī)發(fā)光二極管由兩個(gè)電極夾在中間的非常薄的聚合物膜層組成。在有機(jī)發(fā)光二極管器件中，共軛聚合物：P3HT和MEH-PPV材料憑借著優(yōu)異的導(dǎo)電性能，能作為聚合物膜層[48-50]。有機(jī)發(fā)光二極管的器件結(jié)構(gòu)如圖1.4所示，在典型的有機(jī)發(fā)光二極管構(gòu)中，存在兩層聚合物層，其中一層用作空穴傳輸層，另一層用作發(fā)光層。通常將銦錫氧化物（ITO）層用作透明陽(yáng)極，該透明陽(yáng)極允許二極管內(nèi)產(chǎn)生的光透過(guò)器件。金屬陰極通過(guò)熱蒸發(fā)方便地沉積在聚合物的頂部。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]電容器動(dòng)態(tài)分析方法探索[J]. 鄭迪.  中學(xué)物理. 2012(15)



本文編號(hào)：2917072