通過逐層旋涂的方法,制備了P3HT（poly（3-hexylthiophene））與PMMA（poly（methylmethacrylate））雙層器件,并與二者的共混溶液制備的器件進(jìn)行了性能對(duì)比。利用掃描電鏡（SEM）表征了雙層器件的橫截面形貌;利用電流-電壓（I-V）以及電流-讀取次數(shù)（I-t）測試,測量了兩種器件的開關(guān)比以及持續(xù)時(shí)間特性。其中,雙層器件具有更好的開關(guān)比,可達(dá)1×10³,同時(shí)反復(fù)讀寫測試表明器件性能非常穩(wěn)定。為了解釋電雙穩(wěn)現(xiàn)象產(chǎn)生的機(jī)理,對(duì)雙層結(jié)構(gòu)器件的電流-電壓曲線進(jìn)行了線性擬合,利用器件的能級(jí)圖進(jìn)行分析,得出了電荷在器件中的傳輸過程。研究結(jié)果表明,可以通過電荷俘獲釋放理論解釋P3HT/PMMA雙層器件電雙穩(wěn)特性產(chǎn)生的機(jī)理。 

【文章來源】：發(fā)光學(xué)報(bào). 2016,37(09)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

P3HT與PMMA雙層器件結(jié)構(gòu)圖;(b)雙層器件橫截面的SEM圖

1092發(fā)光學(xué)報(bào)第37卷3結(jié)果與討論圖2為這4種結(jié)構(gòu)器件的I-V特性曲線。顯然，圖2(a)、(b)中純P3HT和純PMMA單層器件都沒有電雙穩(wěn)特征，而圖2(c)、(d)中的雙層器件及共混器件都展現(xiàn)出了明顯的電雙穩(wěn)特性，可見P3HT與PMMA的結(jié)合是產(chǎn)生電雙穩(wěn)特性的關(guān)鍵。在實(shí)驗(yàn)中，我們也對(duì)PMMA進(jìn)行了不同退火溫度的處理對(duì)比，不過對(duì)器件性能并沒有明顯影響。在雙層器件上施加－10～10V的掃描電壓，如圖2(c)所示，這一循環(huán)掃描使器件產(chǎn)生了典型的電雙穩(wěn)特性，即I-V曲線有高導(dǎo)電態(tài)和低導(dǎo)電態(tài)之分，且區(qū)別明顯，這是電雙穩(wěn)器件的一個(gè)重要特征［19］，其中高導(dǎo)電態(tài)對(duì)應(yīng)器件的ON態(tài)，而低導(dǎo)電態(tài)對(duì)應(yīng)著OFF態(tài)。如圖所示，當(dāng)在負(fù)電壓區(qū)施加掃描電壓時(shí)，器件在－6V處產(chǎn)生突變，由OFF態(tài)變?yōu)镺N態(tài)，我們將－6V定義為寫入電壓;同理，當(dāng)掃描電壓從－10V過渡到10V后，器件在正電壓區(qū)再次還原為OFF態(tài)，10V被定義為擦除電壓。電雙穩(wěn)器件工作的過程，便是不斷寫入-讀取-擦除-讀取的過程，因此穩(wěn)定性是表征器件性能的一個(gè)重要參數(shù)。同時(shí)，同一電壓下ON/OFF態(tài)的電流比，即開關(guān)比，也是描述器件性能的一個(gè)重要參數(shù)。在圖2(c)中，器件在3V處的開關(guān)比可達(dá)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圖2不同結(jié)構(gòu)器件的I-V特

第9期彭博，等:P3HT/PMMA雙層聚合物電雙穩(wěn)器件的研究1093單獨(dú)旋涂的PMMA層比相分離產(chǎn)生的PMMA層具有更好的介電效果，因此需要更高的電壓激勵(lì)，電荷才會(huì)在器件中隧穿過PMMA，產(chǎn)生電雙穩(wěn)效應(yīng)。為了表征雙層器件的穩(wěn)定性，且與共混器件進(jìn)行對(duì)比，我們對(duì)二者都進(jìn)行了重復(fù)讀取測試，結(jié)果如圖3所示。在測試中，我們首先給器件施加一個(gè)寫入電壓，使器件變?yōu)镺N態(tài)，之后不斷給器件施加讀取電壓，時(shí)間間隔為0．1s，并記錄下對(duì)應(yīng)的電流值，重復(fù)500次后停止。接下來，給器件施加一個(gè)擦除電壓，讓器件還原為OFF態(tài)，同樣再給器件施加讀取電壓，記錄對(duì)應(yīng)的電流值，再重復(fù)500次，結(jié)束后將電流和重復(fù)讀取次數(shù)繪成I-t圖。從圖中可以看出，兩種結(jié)構(gòu)的器件都有著很好的穩(wěn)定性，且雙層器件的結(jié)果更優(yōu)秀。這兩種器件在測試中，不論是經(jīng)過寫入還是擦除之后的狀態(tài)，都可以多次重復(fù)讀取，并維持住穩(wěn)定的電流值以及開關(guān)比。雙層器件在±10V下寫入和擦除，在3V下分別讀取，開關(guān)比保持在1×103;共混器件在±5V下寫入和擦除，在2V下分別讀取，開關(guān)比保持在10左右�？梢�，我們利用垂直溶劑法制備的雙層器件，性能并不輸于有著相分離效應(yīng)的共混器件。這兩種器件均可以進(jìn)行多次重復(fù)使用，且在撤銷電壓后，依舊保持住ON態(tài)或者OFF態(tài)，這對(duì)于電雙穩(wěn)器件的實(shí)際應(yīng)用有著很重要的意義。500I/A10020030040010-410-510-610-7（a）ONOFF0t500I/A10020030040010-510-6（b）ONOFF0t圖3雙層器件(a)和共混器件(b)的重復(fù)讀取測試圖Fig．3I-tmeasurementofbilayerdevice(a)andhybridblenddevice(b)，respectively．為了進(jìn)一步分析雙層器件的工作過程，我們對(duì)器件的I-V曲線在不同電壓范圍下進(jìn)行了線性擬合。?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]膽甾液晶應(yīng)用于P3HT∶PCBM聚合物光伏器件研究[J]. 姜璐璐,劉海瑞,李夢菲,李萌,蔣玉榮,馬恒.  液晶與顯示. 2015(04)
[2]RR-P3HT和PCBM混合薄膜中的長壽命光激發(fā)態(tài)研究[J]. 沙春芳.  光子學(xué)報(bào). 2014(05)



本文編號(hào)：3297346