本文選題：石墨烯量子點(diǎn) + 三體系活性層結(jié)構(gòu)　； 參考：《福州大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：石墨烯量子點(diǎn)(Graphene Quantum Dots, GQDs)與半導(dǎo)體量子點(diǎn)相比,具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、低細(xì)胞毒性以及獨(dú)特的熒光特性。憑借這些突出優(yōu)勢,GQDs已在生物成像、電化學(xué)傳感、催化技術(shù)等領(lǐng)域展現(xiàn)出誘人的應(yīng)用前景,其研究具備環(huán)境友好、節(jié)約資源、便攜等備受關(guān)注的研究意義和價值。目前制備GQDs的方法仍存在熒光不可控、粒徑較難一致、穩(wěn)定性差等問題；它在有機(jī)電子器件中的應(yīng)用具有優(yōu)越前景,但這方面研究卻仍處于初始階段。選擇合適的碳源制備熒光穩(wěn)定、高產(chǎn)率的GQDs,并將其用于制備高性能有機(jī)太陽能電池、有機(jī)存儲等器件的研究成為本課題的出發(fā)點(diǎn)。主要工作和結(jié)論如下：一、本文成功制備了溶于氯苯溶液具有藍(lán)色熒光發(fā)射的GQDs。采用化學(xué)溶液法,在磁力攪拌加熱條件下裁剪雙壁碳納米管,獲得10nm-100nm范圍的石墨烯納米片,經(jīng)過分離提取處理獲得理想的GQDs,其主要表征結(jié)果如下：尺寸小于10nm,具有明顯的晶格條紋,厚度在2-3nm,具有強(qiáng)烈的藍(lán)色熒光發(fā)射譜、優(yōu)良的激發(fā)波長依賴性以及尺寸相關(guān)的熒光壽命特性。二、制備基于GQDs三體系活性層結(jié)構(gòu)的有機(jī)太陽能電池,獲得較高能量轉(zhuǎn)換效率的器件。在P3HT:PCBM體系有機(jī)太陽能電池中引入GQDs,器件的吸收光譜得到提高并表現(xiàn)出微量紅移,能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到4.35%；優(yōu)化器件性能發(fā)現(xiàn)PCBM比例為0.6時,器件能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到5.24%；在新型體系PTB7:PC7iBM中引入GQDs,獲得器件的能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)6.6%,并發(fā)現(xiàn)提高GQDs濃度可增強(qiáng)器件的電流密度。三、引入GQDs制備性能優(yōu)異的柔性存儲器件,在大容量多值存儲領(lǐng)域具有一定的應(yīng)用價值。制備基于PMMA:GQDs功能層的柔性存儲器件,開口率可達(dá)103,多次彎曲后器件性能基本不變；基于PVK:GQDs功能層制備的器件具有低驅(qū)動低功耗且穩(wěn)定的雙穩(wěn)性能；設(shè)計(jì)并制備PI/GQDs/PI疊層結(jié)構(gòu)的器件經(jīng)近千次的掃描仍具有良好的阻變性,這對多層存儲單元的實(shí)現(xiàn)具有一定研究意義�？傊�,本論文結(jié)合理論和實(shí)踐,運(yùn)用科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法研究制備了性能穩(wěn)定、粒徑均一、具有優(yōu)良熒光特性的石墨烯量子點(diǎn)材料并將其巧妙地應(yīng)用于有機(jī)太陽能電池以及有機(jī)存儲領(lǐng)域,獲得性能優(yōu)良穩(wěn)定的電子器件。由此可見,本課題的研究具有一定程度的創(chuàng)新意義和應(yīng)用價值。
[Abstract]:Compared with semiconductor quantum dots, graphene Quantum Dots, GQDs) has good chemical stability, low cytotoxicity and unique fluorescence properties. With these outstanding advantages, GQDs have shown attractive application prospects in the fields of biological imaging, electrochemical sensing, catalytic technology and so on. The research of GQDs has attracted much attention because of its environmental friendliness, resource saving and portability. At present, there are still some problems in the preparation of GQDs, such as uncontrollable fluorescence, difficult uniformity of particle size and poor stability, etc. Its application in organic electronic devices is promising, but the research in this field is still in the initial stage. Choosing suitable carbon source to prepare GQDs with stable fluorescence and high yield is the starting point of the research on the preparation of high performance organic solar cells and organic storage devices. The main work and conclusions are as follows: firstly, GQDssoluble in chlorobenzene solution with blue fluorescence emission have been successfully prepared. Using the chemical solution method, the double-walled carbon nanotubes were cut under the condition of magnetic stirring and heating, and the graphene nanoplates in the 10nm-100nm range were obtained. The ideal GQDs were obtained by separation and extraction. The main characterization results are as follows: the size is less than 10 nm, the lattice stripes are obvious, the thickness is 2 ~ 3 nm, and the blue fluorescence emission spectrum is strong. Excellent excitation wavelength dependence and size dependent fluorescence lifetime. Secondly, organic solar cells based on GQDs three-system active layer structure are fabricated to obtain high energy conversion efficiency devices. When GQDs were introduced into the organic solar cells of P3HT:PCBM system, the absorption spectra of the devices were improved, and the energy conversion efficiency reached 4.35%, and when the PCBM ratio was 0.6, the energy conversion efficiency was 4.35%. The energy conversion efficiency of the device is up to 5.24.The energy conversion efficiency of the device is up to 6.6 by introducing GQDs into the new system PTB7:PC7iBM, and it is found that increasing the GQDs concentration can enhance the current density of the device. Thirdly, flexible memory devices with excellent performance are fabricated by GQDs, which has certain application value in the field of large capacity multi-valued memory. A flexible memory device based on PMMA:GQDs functional layer is fabricated with an opening rate of 103, and the device performance is basically unchanged after multiple bending. The device based on PVK:GQDs functional layer has low drive and low power consumption and stable bistability. The design and fabrication of PI/GQDs/PI laminated devices still have good resistive properties after nearly 1,000 scans, which has a certain significance for the realization of multilayer memory cells. In a word, this paper combines theory and practice, using scientific experimental method to study and prepare stable performance and uniform particle size. Graphene quantum dots (QDs) with excellent fluorescence properties have been used in organic solar cells and organic storage to obtain excellent and stable electronic devices. Thus, the research of this subject has some innovative significance and application value.
【學(xué)位授予單位】：福州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TQ127.11;TM914.4

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