双异质结结构的双极型有机薄膜晶体管的研制

制备了基于F₁₆CuPc和CuPc的双异质结结构的双极型有机薄膜晶体管。该器件的载流子迁移率是相同工艺制备的F₁₆CuPc和CuPc双层单异质结有机薄膜晶体管器件的4~5倍。同时,该双异质结结构还能调整载流子的阈值电压,减少双层结构对薄膜厚度等工艺条件的苛刻要求。这种双异质结结构为提升双极型有机薄膜晶体管器件的性能提供了一种有效方法。     

基于给体/受体有机太阳电池性能的研究

以酞菁铜(CuPc)、对北艹四甲酸二酐(PTCDA)和富勒烯(C60)作为光敏材料分别制备了3个有机太阳电池器件:器件1为ITO/PEDOT(3,4-乙撑二氧噻吩)/CuPc/Al;器件2为ITO/PEDOT/CuPc/PTCDA/Al;器件3为ITO/PEDOT/CuPc/C60/Al.研究发现器件2、3的短路电流和开路电压比1的提高了很多,主要是因为2、3是给体/受体异质结构,它不仅增大了器件的吸收光谱并提供了一个激子解离的有效位置.器件2和3相比,3的短路电流和开路电压比2的提高了1倍多,这主要是因为C60的激子扩散长度比PTCDA的要长,激子解离的几率比激子复合的几率大得多,因此3的性能比2的有了很大的提高.     

Organic Photovoltaic Cells with Improved Performance Using Bathophenanthroline as a Buffer Layer

采用Bphen作为缓冲层,研究Bphen处在电子受体材料C₆₀和阴极Ag之间对有机薄膜光伏电池(OPV)性能的影响．通过引入2.5nm厚的Bphen,在100 mW/cm²光照下,CuPc/C₆₀结构的器件效率从0.87%提高到2.25%． 对光生电流-电压的分析表明,Bphen缓冲层可以有效的提高电子从C₆₀层向Ag阴极的传输能力和平衡器件中载流子的传输能力．系统研究了Bphen厚度对OPV器件性能的影响,发现随着Bphen厚度的增加,电导率的降低是限制器件性能的主要原因．此外,采用紫外-可见光分光光度计测试了器件的吸收光谱,发现Bphen缓冲层可以增强CuPc/C₆₀的光吸收能力．     

有机光伏器件的激子阻挡层的工作机制(英文)

研究了有机光伏器件的激子阻挡层(EBL)的工作机制,对于像bathocuproine(BCP)和bathophenanthroline(Bphen)这样的电子阻挡层,主要利用的是他们的强的电子传输能力。而像copper phthalocyanine(CuPc)作为电子阻挡层则可利用它大的空穴传输能力和较低的HOMO能级。我们还发现当CuPc厚度为10～30nm时,CuPc表现出比BCP和Bphen高的EB特性。文中还较为详细地叙述了CuPc作为电子阻挡层的运行机制。     

F16CuPc作为阳极缓冲层对有机太阳能电池性能的显著改善

采用F₁₆CuPc作为有机太阳能电池的阳极缓冲层可使器件的性能得到显著提高。F₁₆CuPc的引入,一方面可以实现CuPc分子的定向生长,从而改善CuPc薄膜的结晶度,提高其空穴迁移率;另一方面在F₁₆CuPc/CuPc界面处可形成偶极层,改善空穴的输出效率。以上两个作用有效提高了器件的载流子收集效率,降低了器件的串联电阻和光生载流子复合几率,从而提高了器件的短路电流和填充因子。同时,F₁₆CuPc的引入使器件的内建电场增大,提高了器件的开路电压。     

聚合物和小分子叠层结构有机太阳电池研究

旋涂法和真空蒸发结合制备了MEH-PPV:PCBM体异质结和CuPc/C60有机小分子叠层有机太阳电池. 测试结果表明:MEH-PPV:PCBM有源层和Ag中间层分别为50 nm和0.5 nm时,与同等厚度有源层的MEH-PPV:PCBM体异质结器件和CuPc/C60小分子器件相比,叠层器件太阳能转换效率大大提高,达到了1.86%. 关键词： 聚(2-甲氧基,5-(2-乙基-乙氧基)-对苯乙炔) 铜酞菁 叠层结构 太阳电池     

基于感光栅极GaN高迁移率晶体管的新型探测器制备与优化（英文）

利用GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的栅控特性和锆钛酸铅(PZT)铁电薄膜的光伏效应,在HEMT器件的栅极处沉积一层PZT铁电薄膜,提出了一种新型的(光敏感层/HEMT)探测结构.为制备出光伏性能优异的薄膜,对不同的溅射功率和退火温度制备的PZT铁电薄膜进行表面形貌和铁电性能分析.发现200 W溅射功率、700℃的退火温度制备的薄膜表面晶粒生长明显,剩余极化强度为38.0μC·cm-2.工艺制备GaN基HEMT器件并把PZT薄膜沉积到器件栅极上.在无光和365nm紫外光照射下对有、无铁电薄膜的HEMT探测器的输出特性进行测试.结果显示,在光照时,有铁电薄膜的HEMT器件相较于无光时,源-漏饱和电压最多降低3.55V,饱和电流最多增加5.84mA,表明新型感光栅极HEMT探测器对紫外光具有优异的探测效果.为实现对新型探测器的结构进行优化的目的,对栅长为1μm、2μm和3μm等不同栅长的探测器进行光照测试.结果表明,在紫外光照射下,三种探测器的漏极饱和电流分别为23mA、20mA和17mA,所以栅长越长器件的饱和电流越小,探测性能越差.     

TiO薄膜的制备及电输运性质

利用磁控溅射技术,通过改变氧分压在MgO (001)单晶基片上外延生长了一系列TiO薄膜,并对薄膜的结构、价态和电输运性质进行了系统研究. X射线衍射结果表明,所制备的薄膜具有岩盐结构,沿[001]晶向外延生长. X射线光电子能谱结果表明,薄膜中Ti元素主要以二价形式存在.所有样品均具有负的电阻温度系数,高氧分压下制备的薄膜表现出绝缘体的导电性质,低温下电阻与温度的关系遵从变程跳跃导电规律.低氧分压下制备的薄膜具有金属导电性质,并具有超导电性,超导转变温度最高可达3.05 K.所有样品均具有较高的载流子浓度,随着氧分压的降低,薄膜的载流子类型由电子主导转变为空穴主导.氧含量的降低可能加强了TiO中Ti—Ti键的作用,从而使低氧分压下制备的样品显现出与金属Ti相似的电输运性质,薄膜超导转变温度的提升可能与晶体结构或电子结构突变相关联.     

输运层厚度对双层有机器件复合发光的影响

采用ITO/PVK/Alq/Al双层电致发光（EL）结构,制备了三种载流子输运层厚度分别为30、60、120nm,发光层厚度均为300nm的有机薄膜EL器件,测试其EL谱及J-V特性曲线。根据有机EL器件中载流子的产生和输运过程导出了载流子复合几率及电子和空穴密度分布表示式,用以解释其发光强度随输运层厚度的变化关系,用一维无序结构载流子随机跃迁模型讨论输运层厚度对器件电流密度及启动电压的影响,探讨了载流子在薄膜中的输运过程,其理论与实验符合得很好。     

氧化锌纳米颗粒薄膜的近紫外电致发光特性研究

利用溶胶-凝胶法(sol-gel method)制备了ZnO纳米颗粒薄膜(ZnO nanoparticle film),并以此为发光层制备了结构为ITO/ZnO nanoparticle/MEH-PPV/LiF/Al的电致发光器件.通过调整器件发光层厚度,对器件的发光光谱和电学特性进行测试研究,发现该器件在一定的直流电压下可以得到以ZnO近紫外(中心波长390 nm)发光为主的电致发光光谱,显示出较好的ZnO近紫外电致发光特性.对该器件的发光机理进行了一定的研究,认为该器件的发光是基于载流子隧穿.     

辐照强度及温度对双层异质结有机光伏器件性能的影响

制备了基于CuPc/C60双层异质结有机光伏器件,研究不同光辐照强度及温度对器件性能的影响.测试结果表明:辐照强度直接决定器件的短路电流大小,但对开路电压影响不大;器件的短路电流对温度依赖性不强,但随着温度的降低,器件的开路电压逐渐增大.结合实验数据从理论上解释了光辐照强度及温度与有机光伏器件短路电流密度和开路电压的关...     

High-performance n-channel organic thin-film transistors based on the dual effects of heterojunction and surface modification

This paper presents two n-channel organic heterojunction transistors with modified insulator by using hexadecafluorophthalocyaninatocopper (F₁₆CuPc)/copper phthalocyanine (CuPc) and F₁₆CuPc/pentacene as the active layers. Compared with a single-layer device, it reports that an improved field-effect mobility and a 6-fold higher drain current are observed. The highest mobility of 0.081~cm²/(V.s) was obtained from F₁₆CuPc/CuPc heterojunction devices. This result is attributed to the dual effects of the organic heterojunction and interface modification. Furthermore, for two heterojunction devices, the performance of the F₁₆CuPc/CuPc-based transistor is better than that of F₁₆CuPc/pentacene. This is attributed to the morphologic match of two organic components.     

Ca/Alq3 hybrid cathode buffer layer for the optimization of organic solar cells based on a planar heterojunction

Use of efficient anode cathode buffer layer (CBL) is crucial to improve the efficiency of organic photovoltaic cells. Here we show that using a double CBL, Ca/Alq₃, allows improving significantly cell performances. The insertion of Ca layer facilitates electron harvesting and blocks hole collection, leading to improved charge selectivity and reduced leakage current, whereas Alq₃ blocks excitons. After optimisation of this Ca/Alq₃ CBL using CuPc as electron donor, it is shown that it is also efficient when SubPc is substituted to CuPc in the cells. In that case we show that the morphology of the SubPc layer, and therefore the efficiency of the cells, strongly depends on the deposition rate of the SubPc film. It is necessary to deposit slowly (0.02 nm/s) the SubPc films because at higher deposition rate (0.06 nm/s) the films are porous, which induces leakage currents and deterioration of the cell performances. The SubPc layers whose formations are kinetically driven at low deposition rates are more uniform, whereas those deposited faster exhibit high densities of pinholes.     

掺杂CuPc的MEH-PPV/PCBM有机太阳电池研究

采用旋涂法制备了掺杂铜酞菁(CuPc)的聚(2-甲氧基,5-(2-乙基-乙氧基)-对苯乙炔)(MEH-PPV)/ 富勒烯衍生物(PCBM)有机太阳电池. 测试结果表明:掺杂15% CuPc的MEH-PPV/PCBM太阳电池效率(1.41%)比标准的MEH-PPV/PCBM太阳电池(1.26%)提高12%. 器件的吸收谱和迁移率测试表明CuPc导致的吸收谱增强和迁移率提高是器件效率提高的主要原因. 关键词： 有机太阳电池 CuPc掺杂 MEH-PPV/PCBM器件     

缓冲夹层影响异质结有机光伏器件性能研究

制备了结构为CuPc/缓冲层/C60异质结的有机光伏器件,分别选用三氧化钼和红荧烯为缓冲层,研究了增加缓冲层对器件性能的影响.结果表明,增加三氧化钼和红荧烯缓冲层后器件的开路电压和光电转换效率都得到提高,器件的短路电流密度和填充因子都有所降低.开路电压从没有缓冲层时的0.39V分别提高到0.58V、0.55V,转换效率从0.36%提高到0.44%,短路电流从1.92mA/cm2分别降低到1.77mA/cm2、1.81mA/cm2,填充因子从0.48分别减少到0.43、0.44.进一步研究表明器件的短路电流密度受缓冲层厚度的影响很大,当缓冲层厚度很小时,器件短路电流密度还有所增加,但随着缓冲层厚度的增加,短路电流密度逐渐减小,当缓冲层厚度为10nm时,器件短路电流密度减少到0.35mA/cm2.开路电压随着厚度的增加逐渐增加,从1nm时的0.43V增加10nm时0.63V.根据整数电荷转移模型和界面能级理论解释有机光伏器件开路电压提高以及短路电流密度减少的原因,为有机太阳能电池性能的改善提供了研究方法.     

缓冲夹层影响异质结有机光伏器件性能研究

制备了结构为CuPc/缓冲层/C₆₀异质结的有机光伏器件,分别选用三氧化钼和红荧烯为缓冲层,研究了增加缓冲层对器件性能的影响.结果表明,增加三氧化钼和红荧烯缓冲层后器件的开路电压和光电转换效率都得到提高,器件的短路电流密度和填充因子都有所降低.开路电压从没有缓冲层时的0.39 V分别提高到0.58 V、0.55 V,转换效率从0.36%提高到0.44%,短路电流从1.92 mA/cm²分别降低到1.77 mA/cm²、1.81 mA/cm²,填充因子从0.48分别减少到0.43、0.44.进一步研究表明器件的短路电流密度受缓冲层厚度的影响很大,当缓冲层厚度很小时,器件短路电流密度还有所增加,但随着缓冲层厚度的增加,短路电流密度逐渐减小,当缓冲层厚度为10 nm时,器件短路电流密度减少到0.35 mA/cm².开路电压随着厚度的增加逐渐增加,从1 nm时的0.43 V增加10 nm时0.63 V.根据整数电荷转移模型和界面能级理论解释有机光伏器件开路电压提高以及短路电流密度减少的原因,为有机太阳能电池性能的改善提供了研究方法.     

梯度掺杂体异质结对有机太阳能电池光电转换效率的影响

基于传统的体异质结有机太阳能电池结构, 对结构中的混合层改用梯度掺杂的方法, 在AM1.5, 100 mW/cm²光照下, 使得器件的短路电流由原来的7.72 mA/cm²提高到了9.18 mA/cm², 相应的光电转换效率提高了25%. 器件性能的提升归因于梯度掺杂体系的引入使得体异质结混合层中同一材料分子之间形成了较好的连续网络结构, 降低了器件的串联电阻, 提高了电极对载流子的收集效率, 从而提高了器件的光电转换效率. 关键词： 有机太阳能电池 体异质结 梯度掺杂     

Influence of self-assembly monolayers on the characteristics of copper phthalacyanine thin film transistor

Self-assembly monolayers (SAMs) of octadecyltrichlorosilane (OTS) on a silicon dioxide substrate were formed in solution, or by vacuum vapor methods, and characterized by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy. We found that the OTS SAMs on SiO₂ substrates greatly affect the order and connectivity of evaporated copper phthalocyanine (CuPc) thin films, as confirmed by an atomic force microscopy (AFM) and X-ray diffraction analysis. The performance of the organic CuPc thin film transistor comprising OTS SAMs interposed between a gate dielectric and an organic semiconductor layer could be effectively enhanced as a result of improvements in the quality both of the organic/dielectric interface and the evaporated CuPc thin films. The deposition of an OTS SAM leads to a mobility of 1.48×10^-3 cm²/Vs, 1–2 orders higher than that of bare silicon dioxide. PACS 73.61.Ph; 85.30.Tv; 78.66.Tr     

Modification of current-voltage characteristics of planar organic systems by nm-thick copper phthalocyanine or perylene dye interlayer

The effect of a nm-thick interlayer of copper phthalocyanine (CuPc) or perylene dye (MePTCDI) on currentvoltage characteristics of planar organic systems is discussed in this work. The MePTCDI layer in the ITO/MePTCDI/CuPc/Au system strongly reduces reverse dark current by blocking injection of holes from ITOinto CuPc leading to high values of rectification ratio. The CuPc interlayer in the ITO/CuPc/MePTCDI/Ag system causes a strong reduction in electron injection from ITOand reverses a forward polarity. Modification of current-voltage characteristics of illuminated systems with an interlayer of MePTCDI or CuPc is associated with a strong photovoltaic effect. This results from efficient excition dissociation at the CuPc/MePTCDI interface. Saturation current, determined by this process of charge carrier photogeneration, can be observed at particular voltage polarity.     

具有新型双空穴注入层的有机发光二极管

采用新型双空穴注入层N, N, N', N'-tetrakis(4-Methoxy-phenyl)benzidine/Copper phthalocyanine(MeO-TPD/CuPc)及器件结构:ITO/MeO-TPD(15 nm)/CuPc(15 nm)/ N, N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N, N'-bis(phenyl)benzidine (NPB, 15 nm)/8-hydroxyquinoline (Alq₃, 50 nm)/LiF(1 nm)/Al(120 nm), 研制出高效有机发光二极管(器件D), 与其他器件(器件A, 没有空穴注入层的器件; 器件B, MeO-TPD单空穴注入层; 器件C, CuPc单空穴注入层)相比, 其性能得到明显改善. 器件D的起亮电压降至3.2 V, 比器件A, B, C的起亮电压分别降低了2, 0.3, 0.1 V. 器件D在10 V时, 其最大亮度为23893 cd/m², 最大功率效率为1.91 lm/W, 与器件A, B, C的最大功率效率相比, 分别提高了43% (1.34 lm/W), 22% (1.57 lm/W), 7% (1.79 lm/W). 性能改善的主要原因是由于空穴注入和传输性能得到了改善, 通过单空穴型器件的J-V 曲线对这一现象进行了分析. 关键词： 有机发光二极管 空穴注入层 功率效率 势垒