份菁类有机光导材料分子结构及晶体结构与光,电导性能的关系

份菁类有机光导材料分子结构及晶体结构与光、电导性能的关系常友明（中国科学院化学研究所，北京１０００８０）有机光导材料是以光激发产生电荷载流子的有机固体材料是重要的信息功能材料。已被广泛应用于感光材料、复印机、计算机终端仪器的激光打印机。在能源日趋紧缺...     

一种双组分单层结构有机光导体的制备及性能考查

目前,有机光导体(organic photo conductor)大部分采用双层结构,即拥有电荷产生层(CGL)和电荷传输层(CTL)的功能分离型结构。这种结构可有效地降低热激发,暗衰减速度,并能减少单层结构中不同载流子的复合概率。其中CGL一般是将颜料(CGM)微粒分散于高分子树脂内制成,CTL则由树脂中掺人一定量的电荷传输材料CTM(一般为分子级的电子受体或给体)。曝光时,CGL吸收光子产生的电荷(空穴和电子),注人CTL中,在表面电荷产生的电场的作用下,传输至OPC表面,与这部分的表面电荷形成静电潜影。     

有机半导体

一、前言根据物质导电的能力,可以把它們分为三类:即导体(金属)、半导体和絕缘体。三类物质的能带分布如图1所示。从图1可以看出金属与絕緣体和半导体不同,在价电子带(滿带)与导带之間沒有禁带(△E=0),因此价电子都可以参与电流的传导作用。半导体的能谱中則有禁带存在,因此在正常状态下处于滿带中的价电子不能参与电流的传导作用。但是当受到热激活或光激活作用时,滿带中的电子可以被激发至导带,因而具有一定的电导。绝缘体在这方面与半导体并无原则区别,只是禁带宽度較大,换句话说,也就是把电子激发至导带时所需的激活能較大。此外,金属的电导随温度的升高而降低,而半导体的电导則随溫度的升     

α-CuPc/PVK体系光电性能的研究

研究了α-CuPc/PVK体系的伏安特性及等温衰减电流(IDC)。观察到低场欧姆区与高场非欧姆区,其转折场强为1.2×10⁴V/cm。在非欧姆区1g(I/V)与V^1/2成线性关系,其系数为1.5×10^-4eV/(V/cm)^1/2,符合Poole-Frenkel效应。用简单的弛豫过程处理了不同场强和不同温度的IDC实验结果,得到的活化能随场强增加而减小,符合Poole-Frenkel效应。并用Garofano等人推导的电流密度与弛豫时间的关系式,计算了被陷载流子密度和与温度无关的逸出频率。     

共轭聚合物薄膜中光生载流子的产生及输运机制

对共轭聚合物光生载流子的产生机制进行了初步探讨,分析了由最初产生的电子 空穴对经过晶格驰豫之后形成极化子 激子的热离化过程,认为同一链上的激子会迅速复合,只有链间激子对光电流作出贡献.研究了共轭聚合物中载流子的输运机制,导出了共聚物的电导率公式,其计算值与实验结果符合,我们认为是极化子的链间跃迁实现了整个共聚物的电导和光致发光,较好地解释了实验事实.     

TFTTP作为阴极缓冲层提高有机薄膜太阳能电池的内建电场和载流子收集效率

采用一种新型的电子传输材料TFTTP作为阴极缓冲层提高基于SubPc/C60异质结的有机薄膜太阳能电池的性能. 通过在有机活性层和金属电极之间加入TFTTP界面层,器件的能量转换效率提高了约30%. 系统研究了器件的二极管特性、光电流特性以及内部的光场分布情况,结果表明,TFTTP阴极缓冲层的引入可以有效地提高器件的内建电场,进而增加电荷转移激子的分离效率. 通过使用TFTTP作为阴极缓冲层,在C60/金属界面形成良好的欧姆接触,降低了界面接触电阻,有利于自由载流子的收集.     

抗菌医药左氧氟沙星在有机电致发光二极管中的应用

左氧氟沙星(LOFX)是一种知名的抗菌药物, 它的价格非常便宜, 且有成熟的合成和纯化技术. 本文中首次将LOFX作为一种蓝光发光材料和电子传输材料应用于有机电致发光器件(OLED)中. 通过热重分析、UVVis吸收光谱、发射光谱以及循环伏安曲线详细地表征了LOFX的热学及光物理特性. LOFX有高的分解温度,为327 ℃; HOMO、LUMO能级分别为-6.2 和-3.2 eV, 光学带隙为3.0 eV. 以LOFX作为客体材料, 掺杂在主体材料4,4'-二(9-咔唑)联苯(CBP)中制备了蓝光OLED, 该器件的电致发光(EL)发射峰位于452 nm, 最大亮度为2315 cd·m^-2. 进一步, 选择8-羟基喹啉铝(Alq₃)作为参考材料, 分别以LOFX和Alq₃作为电子传输材料制备了结构相同的单载流子器件和绿色磷光OLED. 在相同的电压下, 以LOFX作为电子传输材料的单载流子器件的电流密度比以Alq₃作为电子传输材料的单载流子器件更高. 同时, 以LOFX作为电子传输材料的绿色磷光OLED获得更高的器件效率. 从这些EL性能可以看出, LOFX同时也是一很好的电子传输材料.     

聚合物氮化碳材料光激发过程研究进展

近年来,不含金属元素的聚合物氮化碳半导体以其独特的材料组成和电子结构特征吸引了研究人员的广泛兴趣,在诸如光催化、光致发光、光电化学等光激发相关领域具有潜在的应用前景。聚合物氮化碳光激发过程由能带结构、载流子行为、激子效应等因素所主导,对于这一过程的研究在材料性能的优化、应用领域的拓展以及应用机制的理解等方面具有重要意义。围绕这一主题,本文综述了近年来聚合物氮化碳材料光激发过程研究中取得的最新进展,简单介绍了聚合物半导体光激发过程的研究方法,分别讨论了光激发下材料中的载流子行为和激子过程,进而总结了常用改性策略对于材料光激发过程的调控机制,此外还对材料光响应特性功能化的研究进行了概括。     

聚合物氮化碳材料光激发过程研究进展

近年来,不含金属元素的聚合物氮化碳半导体以其独特的材料组成和电子结构特征吸引了研究人员的广泛兴趣,在诸如光催化、光致发光、光电化学等光激发相关领域具有潜在的应用前景。聚合物氮化碳光激发过程由能带结构、载流子行为、激子效应等因素所主导,对于这一过程的研究在材料性能的优化、应用领域的拓展以及应用机制的理解等方面具有重要意义。围绕这一主题,本文综述了近年来聚合物氮化碳材料光激发过程研究中取得的最新进展,简单介绍了聚合物半导体光激发过程的研究方法,分别讨论了光激发下材料中的载流子行为和激子过程,进而总结了常用改性策略对于材料光激发过程的调控机制,此外还对材料光响应特性功能化的研究进行了概括。     

全国第五届有机固体电子过程学术讨论会征文通知

中国化学会有机固体专业委员会主办的“全国第五届有机固体电子过程学术讨论会”拟于2000年10月底在南京举行。会议由南京大学化工学院高分子科学与工程系承办。1会议内容:(1)分子晶体和分子器件;(2)导电聚合物;(3)有机非线性光学材料;(4)有机铁磁体;(5)有机光导材料;(6)...     

P3HT/非富勒烯受体异质结有机太阳电池

非富勒烯受体材料在分子设计、光吸收及能级等多方面具有极其丰富的可调控性, 使得基于非富勒烯电子受体的本体异质结有机太阳电池(BHJ OSC) 近年得以迅速发展。P3HT聚合物作为被广泛研究的第二代有机半导体材料, 其价格便宜、具有较好的结晶性以及优异的载流子传输性能, 是经典的电子给体材料。本文综述了近年来以P3HT聚合物为给体、非富勒烯类有机化合物为电子受体的有机太阳电池研究进展, 探讨了P3HT/非富勒烯受体BHJ OSC中, 影响器件效率提升的关键因素, 以及电子受体优化设计方面的相应要求。对基于P3HT/非富勒烯受体 BHJ OSC器件的研究前景进行了展望。     

电极材料对NPB/Alq3有机电致发光器件性能的影响

采用不同材料作为有机电致发光器件(OELDs)的电极, 制备了基本结构为[阳极/NPB(40 nm)]/Alq3(50 nm)/阴极]的异质结双层器件, 并通过改变OELDs器件的阴极或阳极来研究电极材料对器件光电性能的影响. 研究结果表明, 各器件电流-电压(I-V)关系的基本特征与陷阱电荷限制电流(TCLC)机制的拟合情况相符. 由于有机材料本身能级的无序性以及载流子迁移率对温度和电场的依赖性, 不同电极的载流子注入能力与其功函数并无直接关系. 双层器件中由于空穴传输层的引入, 使得载流子复合区域位于有机层异质结界面处, 降低了金属阴极对激子的猝灭作用, 从而大大提高了器件性能. 此外, 金属电极OLEDs器件结构具有的微腔效应会导致发射光谱的位移和谱峰宽度变窄, 这表明通过对金属电极的表面改性和优化可使器件性能超过常规结构的器件.     

ZnO/BiVO4-V2O5异质结构光生电荷性质及可见光下表面光电流行为

利用水热法合成了花状和球状ZnO微纳材料,并与硝酸铋和偏钒酸铵溶液体系反应构筑了ZnO/BiVO4-V2O5复合体系.利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)及X射线衍射(XRD)对材料进行了系统的表征.利用表面光伏(SPV)、表面光电流(SPC)和瞬态光伏(TPV)技术研究了ZnO/BiVO4-V2O5表面光生电荷的产生和传输机制.结果显示该复合材料在可见区产生了良好的光电响应,获得了较高的光生载流子的分离效率,光生电荷的寿命也同时增加.在单色弱可见光(波长500 nm)照射下,复合材料产生良好重复性的表面光电流响应.     

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、 120 nm,发光层厚度均为300 nm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.     

MTDTPY.TCNQ及MTDTPY.CHL电荷转移复合物晶体的电子能带结构 及其与导电性能 关系的研究

用紧束缚近似的EHMO方法对α-MTDTPY·TCNQ(1)、β-MTDTPY·TCNQ(2)及MTDTPY·CHL(3)三种电荷转移复合物晶体的电子能带进行了计算.在1中,电子施体(D)分子MTDTPY及受体(A)分子TCNQ形成交替重叠的一维分子柱(M),柱间无净电荷转移.能隙.E_G=0.15 eV,载流子的产生主要来自热激发.在2及3中,电子施体(D)MTDTPY及受体(A)TCNQ及CHL分子分别形成相对独立的D及A一维分子柱,载流子的产生主要来自柱间的电荷转移.由电子能带结构及关于载流子迁移的Frohlich-Sewell公式,得出上述三种晶体的室温电导率之比为σ_1∶σ_2∶σ_3=3.72×10~(-10)∶1∶1.15,与实验事实基本一致.关于各分子柱对σ的贡献,2中D柱∶A柱～10~3∶1;3中D柱∶A柱～2∶1.根据计算结果,本文还对载流子的迁移机理进行了讨论.     

微流控芯片非接触电导法分离检测5种阳离子

建立了微流控芯片非接触电导法快速分离检测5种常见阳离子的分析方法。考察了缓冲溶液的种类、浓度和pH、添加剂、检测器的激发电压和激发频率等因素对离子分离及检测的影响。根据离子的峰高和信噪比(S/N),研究了非接触电导检测器的激发电压和激发频率对不同阳离子检测的影响规律。以pH 3.8的15 mmol/L精氨酸(Arg)+15 mmol/L酒石酸+2 mmol/L18-冠醚-6+10%(V/V)甲醇作为运行缓冲液,检测器激发电压100 Vp-p、激发频率40 k Hz,可在70 s内实现NH~+_4,K~+,Na~+,Mg~(2+)和Ca~(2+)的分离检测,5种离子的迁移时间重现性RSD均在1.5%以内。结果还表明,非接触电导检测器激发电压和激发频率对5种阳离子检测的影响规律和最佳检测条件基本相同。     

氮磷共掺杂石墨烯量子点/Bi_5O_7I复合材料的构筑及增强的光催化降解性能（英文）

碘氧铋(Bi OI)半导体光催化剂具有独特的层状结构与宽的光吸收范围,在光催化降解污染物方面表现出较好的催化活性.然而,较窄的带隙加快了光生电子空穴对的复合,大大限制了Bi OI光催化剂的发展应用.研究表明,通过富铋策略调控卤氧铋材料中的卤素含量,可以实现对其能带结构的可控调控.本文通过构筑氮磷共掺杂石墨烯量子点/Bi_5O_7I(NPG/Bi_5O_7I)复合光催化材料,不仅提高了Bi_5O_7I材料对可见光的吸收能力,同时增大了光生电子空穴对的分离效率,显著提升了NPG/Bi_5O_7I复合材料的光催化降解性能.本实验通过简单的离子液体辅助溶剂热方法合成了NPG/Bi_5O_7I复合光催化材料.采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨率透射电子显微镜(HR-TEM)等表征手段证明已经成功地制备了NPG/Bi_5O_7I复合材料.同时,以盐酸四环素(TC)和恩诺沙星(ENR)为目标污染物探究了所制备NPG/Bi_5O_7I材料的光催化活性.实验结果表明,在相同的实验条件下,相对于Bi_5O_7I纳米棒, NPG/Bi_5O_7I复合材料具有更高的光催化活性.光照120 min后,相比于Bi_5O_7I单体材料, NPG/Bi_5O_7I复合材料对TC的去除率提高了54.4%, ENR的去除率则提高了约54.9%.紫外可见漫反射(DRS)、稳态荧光(FL)、光电流和阻抗(EIS)结果表明, NPG的引入能够显著拓宽Bi_5O_7I材料的光吸收范围,提高材料光生载流子的分离效率,抑制其重组,大大提升材料的光催化降解活性.电子顺磁共振(ESR)、X射线光电子能谱分析(XPS)和自由基捕获实验结果进一步验证了NPG/Bi_5O_7I复合材料光催化性能提高的可能机制.当可见光照射时, Bi_5O_7I价带上的电子被激发跃迁至导带并在价带留下空穴;跃迁至导带的光生电子则迅速从Bi_5O_7I转移到NPG,从而有效地抑制了光生电子空穴对的重组.随着光照时间的延长,聚集在NPG上的电子将O_2还原为·O_2~–,产生的·O_2~–进一步将有机污染物降解为小分子无机物.与此同时, Bi_5O_7I价带上的空穴具有极强的氧化能力,可以直接将目标污染物矿化降解.     

MTDTPY.TCNQ及MTDTPY.CHL电荷转移复合物晶体的电子能带结构 及其与导电性能 关系的研究

用紧束缚近似的EHMO方法对αMTDTPY.TCNQ(1)、β-MTDTPY.TCNQ(2)及MTDTPY.CHL(3)三种电荷转移复合物晶体的电子能带进行了计算。在1中,电子施体(D)分子MTDTPY及受体(A)分子TCNQ形成交替重叠的一维分子柱(M),柱间无净电荷转移。能隙E~G=0.15eV,载流子的产生主要来自热激发。在2及3中,电子施体(D)MTDTPY及受体(A)TCNQ及CHL分子分别相对独立的D及A一维分子柱,载流子的产生主要来自柱间的电荷转移。由电子能带结构及关于载流子迁移的Frohlich-Sewell公式,得出上述三种晶体的室温电导率之比为σ1:σ2:σ3=3.75×10^-^1^0:1:1.15,与实验事实基本一致。关于各分子柱对σ的贡献,2中D柱:A柱～10^3:1;3中D柱:A柱～2:1。根据计算结果,本文还对载流子的迁移机理进行了讨论。     

压电势构建的内建电场增强光催化和光电催化（英文）

科技的飞速发展和世界人口膨胀带来一系列迫在眉睫的环境问题和能源危机.光催化和光电催化为缓解这些问题提供了绿色、经济有效的途径,已经被开发用于催化降解环境中的有机污染物、二氧化碳还原、水分解制备氢气,把生物质转化为清洁燃料,以及其它反应.通常,具有合适能带位置和带隙的半导体可以吸收太阳光,形成光生电子空穴对,然后转移到光催化剂表面,引发氧化还原反应.然而,有限的太阳光利用率和光诱导电子空穴对的高复合率阻碍了它们的工业化发展.在过去几十年里,研究人员已经制备了许多复合光催化剂,用以将光吸收范围从紫外区拓宽到可见光和近红外区域,如g-C3N4,BiVO4,Fe2O3,Ag3PO4,WO3,CdS,Sn3O4等.另一方面,还通过多种改性方法促进光生电子和空穴分离,包括表面改性、金属/非金属掺杂和异质结设计等.此外,偏压有助于电子的定向传输.因此,光电催化可以通过光照和偏置电压的协同作用,进一步增强载流子的分离.然而,高效地分离光生载流子仍然是一个巨大的挑战.近年来,通过压电和铁电效应合理地构建内建电场,以有效地增强载流子分离引起了越来越多的关注.压电体(包括铁电体、压电半导体等)是一类具有非中心对称晶体结构的材料.在机械变形或外加电场作用下,它们的正负电荷中心被分离,产生压电势.压电势可以在金属-半导体接触或半导体异质结的界面处调制载流子的传输.压电材料已被广泛用于调节压电半导体器件的性能,如晶体管、太阳能电池、发光二极管和自供电纳米系统.在光催化和光电催化中,压电半导体和具有永久极化的铁电材料通过构建内建电场在增强载流子分离方面显示出巨大的潜力.本综述总结了压电半导体和铁电材料增强的压电催化(包括光电催化和光电催化)的最新进展.首先,文章介绍了压电和铁电材料的性质以及构建内建电场促进载流子分离的机理.其次,讨论了压电势构建内建电场的具体途径,包括超声波、机械刷/滑动、热应力、水流和铁电永久极化.然后,阐明了具体的潜在应用,例如污染物的降解、杀菌消毒、用于水分解产氢和有机合成.最后,文章对该领域的挑战进行了总结,对压电催化剂未来发展的前景进行了展望.     

电子给体-受体型热活化延迟荧光蓝光材料研究进展

热活化延迟荧光材料由于其最低激发单重态和最低激发三重态之间的能级差较小,三重态激子可以通过反向系间窜越过程上转换到单重态,实现无贵金属添加的三重态激子参与的荧光发射,大大提高了发光效率,解决了传统荧光有机发光二极管(OLED)内/外量子效率(≤25%/≤5%)低下的问题;与磷光OLED相比,避免了使用贵金属,在造价方面具有更大优势.在类型众多的热活化延迟荧光(TADF)材料中,由于电子给体-受体型分子合成简单,性能出众而成为近年来的研究热点.另一方面,高效蓝光材料的稳定性及色纯度问题一直是该领域研究亟待解决的难题.本文将依据不同电子给受体单元,对电子给体-受体型热活化延迟荧光蓝光材料及其OLED器件的最新进展、发光原理和设计原则进行了简要综述,并对其发展作出展望.