F8BT∶P3HT共混薄膜放大自发辐射的温度效应

研究了温度对聚合物poly(9,9-dioctylfluorene-co-benzothiadiazole)(F8BT)和poly(3-hexylthiophene)(P3HT)共混薄膜的放大自发辐射(ASE)的影响。在80~320 K温度范围测试了不同P3HT质量比的共混聚合物薄膜和纯F8BT薄膜的ASE特性。在室温条件下,共混聚合物的阈值随着P3HT所占比例的增加先降低后升高。当P3HT比例约为20%时,阈值最低约为2.59×10~3W/cm~2。当温度从320 K下降到80 K时,纯F8BT薄膜的ASE阈值光功率由5.36×10~3W/cm~2下降到4.15×10~3W/cm~2,P3HT质量比为20%的共混薄膜的ASE阈值光功率由2.84×10~3W/cm~2下降到2.03×10~3W/cm~2。在一特定泵浦光功率(5.29×10~3W/cm~2)下,当温度由320 K下降至80 K时,ASE强度约提高4倍。随着温度的降低,混合物薄膜的ASE峰位红移,移动达12 nm。     

非晶/结晶共混对聚合物光伏电池性能的影响

以局域规整聚（3-己基噻吩） （P3HT）制备了TiO₂/聚合物型双层结构光伏电池.利用稳态电流-电压测试和动态强度调制光电压谱,结合差热分析、吸收光谱和荧光光谱, 研究了非晶支化聚亚乙基亚胺（BPEI）作为P3HT膜层的添加成分对TiO₂/P3HT双层电池性能的影响.由于P3HT链的高结晶性,使得TiO₂/P3HT界面接触不好,导致电池性能差.当在P3HT中共混重量比W_BPEI/P3HT=1％—5％的BPEI时,电池性能得到显著改善;尤其是当W_BPEI/P3HT= 1％时,电池表现出近0.8V的开路电压和20μA/cm²的短路电流.结果表明BPEI对电池性能的影响不是源于P3HT-BPEI共混体系光学性能的变化,而主要是由于其改变了TiO₂/P3HT界面接触性能.BPEI对TiO₂/P3HT界面接触有两个相互竞争的影响,这取决于P3HT-BPEI共混体系的组成.一方面,通过降低P3HT的结晶度和增强与TiO₂表面的相互作用,改善P3HT链在TiO₂ 表面的附着;另一方面,当BPEI含量过高时,BPEI在TiO₂表面的附着量将增加,反而会阻碍P3HT与TiO₂表面的接触.良好的TiO₂/P3HT界面接触有利于提高激子的界面分离效率、光生电子的寿命和电池效率.本文结果有望为聚合物光伏电池性能的改善提供新的认识和方法. 关键词： 聚（3-己基噻吩） 二氧化钛 共轭聚合物 光伏电池     

掺杂PEDOT ∶PSS对聚合物太阳能电池性能影响的研究

研究了掺杂后poly(3,4-ethylene dioxythiophene):poly(styrenesulphonic acid)(PEDOT ∶PSS)电导率的变化以及掺杂PEDOT ∶PSS薄膜对聚合物太阳能电池器件性能的影响. 实验发现,向PEDOT ∶PSS中掺入极性溶剂二甲基亚砜(DMSO)明显提高了薄膜的电导率,掺杂后的电导率最大值达到1.25 S/cm,比未掺杂时提高了3个数量级. 将掺杂的PEDOT ∶PSS薄膜作为缓冲层应用于聚合物电池 (ITO/PEDOT ∶PSS/P3HT ∶PCBM/LiF/Al) 中,发现高电导率的PEDOT ∶PSS降低了器件的串联电阻,增加了器件的短路电流,从而提高了器件的性能. 最好的聚合物太阳能电池在100 mW/cm²的光照下,开路电压(V_oc)为0.63 V,短路电流密度(J_sc)为11.09 mA·cm^-2,填充因子(FF)为63.7%,能量转换效率(η)达到4.45%. 关键词： PEDOT ∶PSS 电导率 聚合物太阳能电池 能量转换效率     

基于聚噻吩/聚己内酯共混物的有机薄膜晶体管

选择聚3-己基噻吩(P3HT)/聚己内酯(PCL)双晶共混体系制备了不同配比的共混物有机薄膜晶体管。电学性能研究发现,随着共混物中P3HT含量降低,薄膜晶体管的场效应迁移率、开关电流比和阈值电压等性能缓慢降低。当P3HT质量分数为40%时,共混物薄膜仍具有较好的场效应性能,迁移率为0.008 cm²·V^-1·s^-1,开关电流比为5×10³,阈值电压为45.5 V。原子力显微镜测试结果表明:共混物成膜时发生明显的垂直相分离,在界面处形成连续的半导体层,有利于载流子传输。     

聚合物P3HT在不同退火温度下的空穴传输特性

运用交流阻抗方法系统研究了单空穴注入型器件ITO/PEDOT/P3HT/Ag（P3HT：poly（3-hexylthiophene））在多种退火温度下的电容-频率变化关系,推算出样品中相应条件下的空穴迁移率,发现退火温度对空穴迁移率有明显影响,未经过退火的样品空穴迁移率为10^-4cm²/Vs数量级,迁移率数值基本不随电场强度的改变而变化,退火后样品的空穴迁移率有明显提高,约为10^-3cm²/Vs数量级,此时,空穴迁移率 关键词： 空穴迁移率 聚合物 电容-频率特性     

超冷铷铯极性分子振转光谱的实验研究

利用激光冷却俘获技术在双暗磁光阱中获得高密度的超冷铷原子和铯原子,通过光缔合方法制备超冷铷铯极性分子.采用共振增强双光子电离技术探测基三重态a³∑⁺的铷铯分子,产率约为10⁴/s.通过改变缔合光频率,获得（2）0⁺,（3）0^-,（2）0^-等分子态的高分辨振转光谱,拟合得到相应的转动常数分别为0.00349 cm^-1,0.00649 cm^-1,0.00372 cm^-1.     

基于聚合物共混的有机场效应晶体管光电性能研究

采用聚合物共混的方法制备了体异质结薄膜,将其作为光敏半导体层制备了有机场效应光晶体管.利用原子力显微镜表征了共混薄膜的分相情况,探究了器件提高激子解离效率的机理,并对比了聚合物共混前后有机场效应晶体管的光电性能变化和相分离情况.结果表明：制备的聚合物共混光晶体管在微弱光线条件下(0.038 mW/cm²,808 nm)具有较高的光敏性(为10⁶).通过共混聚合物半导体材料制备体异质结薄膜可以有效地提高激子解离的效率,通过双层绝缘层能进一步降低光晶体管的暗电流,从而提高器件的光敏性.     

基于有机半导体激光材料的高灵敏度溶液检测传感器件

采用光抽运有机激光增益材料产生的放大自发辐射(amplified spontaneous emission ASE), 实现了不同浓度液体的实时检测. 以两种聚合物poly(9, 9-dioctylfluorene-co-benzothiadiazole)和poly(3-hexylthiophene)共混的激光增益介质薄膜作为平面光波导, 观察在滴加少量溶液前后以及不同溶液浓度下, 由于光波导的相对折射率变化导致的放大自发辐射阈值及峰位的变化, 实现对溶液检测. 实验结果显示, 在常温常压下对25 wt.% NaCl溶液检测可得与纯水相比, 放大自发辐射光谱红移了4.5 nm, ASE阈值从0.579 μJ/pulse上升到1.447 μJ/pulse, 约2.5倍, 溶液检测灵敏度达到97.8 nm/RIU(refractive index unit), 精度达到141.9 nm/RIU, 充分说明上述方法能实现高灵敏度溶液检测.     

高效率共轭聚合物主体绿光磷光发光二极管

因电致发光效率高和器件制备工艺简单,聚合物为主体的绿色磷光电致发光成为一个研究热点.共轭聚合物的三线态能级一般低于绿色磷光材料的三线态能级,易对磷光的发光引起猝灭导致低的发光效率,所以较少被用作绿色磷光材料的主体.通过增加聚乙烯基咔唑（PVK）作为空穴传输层,获得了高发光效率的共轭聚合物聚芴（PFO）作主体绿色磷光发射,甚至高于相同条件下以PVK为主体的绿色磷光发射.究其原因,PVK的电子阻挡作用使发光中心靠近PVK与PFO的界面,界面处PVK因为其高的三线态能级增强了绿色磷光的发光.当三-（2-苯基吡啶）-Ir（Ir（ppy）₃）掺杂浓度为2％时得到了最高的亮度效率24.8 cd/A,此时的电流密度为4.65 mA/cm²,功率效率为11 lm/W,最高亮度达到35054 cd/m²,色坐标是（0.39,0.56）. 关键词： 共轭聚合物 磷光 绿光发光     

缓冲层提高有机聚合物光伏电池性能研究

在分析有机聚合物复合体光伏电池机理及等效电路模型基础上,研究了界面旋涂缓冲层对聚合物给体/受体复合体结构光伏器件性能的影响.制备了基于P3HT/PCBM的给体 受体复合体薄膜有机光伏电池,并分别在有机活性层和ITO基底之间以及有机活性层和电极之间插入TFB和F8BT缓冲层.实验证明：在ITO和活性层之间旋涂TFB作为阳极缓冲层,可增加有机聚合物光伏器件的短路电流,在活性层和电极之间插入F8BT作为阴极缓冲层,可增大光伏器件的开路电压,提高器件的转换效率.     

基于衬底图形化与链取向技术实现平面光波导

采用喷墨打印的方法对衬底进行图形化, 结合链取向技术, 实现聚合物混合体Poly(9, 9-dioctylfluorene-co-benzothiadiazole)(F8BT, 主体)和Red F(客体)在指定区域链取向. 利用链取向区域内外的折射率差异, 设计出了各种宽度的薄膜光波导, 使光信号在链取向区域传播. 同时, 这一共混体系中主体的荧光光谱与客体的吸收光谱区域重叠, 可以使有效的能量传递发生, 利用主体向客体的能量传递机理, 使链取向处理后的聚合物混合体实现了红光发射.     

利用3D打印技术制备太赫兹器件

高性能的太赫兹器件在控制太赫兹波方面起到重要的作用,因此寻求一种简单有效的太赫兹器件加工方案非常必要。本文以太赫兹波导和太赫兹滤波器为例,分别选用Kagome型光子晶体结构的波导和一维光子晶体结构的滤波器,运用商用的3D打印机加工样品,并采用透射式太赫兹时域光谱系统对样品的参数进行测量。实验结果表明:加工的波导在0.2~1.0 THz范围内传输损耗平均值约为0.02 cm~(-1),最小值可达到0.002 cm~(-1),且可运用机械拼接的方式将多个波导进行简单的连接从而获得更长的波导而不引起严重的损耗;滤波器的透射谱在0.1~0.5 THz之间有两个明显高损耗带;这两组实验结果均与理论预计非常接近。本文运用太赫兹波导和滤波器的实例证实了3D打印技术加工太赫兹器件的可行性,将会成为获取性能可控、价格低廉的太赫兹器件的有效途径。     

A simulation study on p-doping level of polymer host material in P3HT:PCBM bulk heterojunction solar cells

In this study,we investigate the influence of doping on the charge transfer and device characteristics parameters in the bulk heterojunction solar cells based on poly(3-hexylthiophene)(P3HT) and a methanofuUerene derivative(PCBM).Organic semiconductors are also known to be not pure and they have defects and impurities,some of them are being charged and act as p-type or n-type dopants.Calculations of the solar cell characteristics parameters versus the p-doping level have been done at three different n-dopings(N_d) that consist of 5 × 10~(17) cm~(-3),10~(18) cm~(-3),and 5 × 10~(18) cm~(-3).We perform the analysis of the doping concentration through the drift-diffusion model,and calculate the current and voltage doping dependency.We find that at three different n-dopant levels,optimum p-type doping is about N_p = 6 × 10~(18) cm~(-3).Simulation results have shown that by increasing doping level,V_(oc) monotonically increases by doping.Cell efficiency reaches its maximum at somewhat higher doping as FF has its peak at N_p = 3 × 10~(18) cm~(-3).Moreover,this paper demonstrates that the optimum value for the p-doping is about N_p = 6 × 10~(18) cm~(-3) and optimum value for n-dopant is N_d = 10~(18) cm~(-3),respectively.The simulated results confirm that doping considerably affects the performance of organic solar cells.     

MEH-PPV薄膜的放大自发发射特性

研究了MEH-PPV薄膜的放大自发发射特性。当激发强度增加时,从样品边缘发射的光谱发生增益窄化现象并具有明显的阈值特性。我们发现随着薄膜厚度的增加,MEH-PPV薄膜的阈值有所降低,而其增益系数则随之增加。在150nm厚时测得最大净增益系数为25.03cm^-1,最低阈值为2.2μJ/pulse。结果表明MEH-PPV是一种优良的激光和光放大材料。     

胆甾液晶掺杂活性层对有机太阳能电池性能的影响

以poly(3-hexylthiophene)(P3HT)为电子给体,indene-C60bisadduct(ICBA)为电子受体,通过掺杂不同浓度胆甾液晶氯化胆甾醇制备了有机体异质结太阳能电池.结果表明,适当浓度掺杂使器件的开路电压提高到了0.78 V,但短路电流密度却有所降低,填充因子几乎不变,能量转换效率提高了10%.利用X射线、光致发光、原子力显微镜及紫外-可见吸收光谱进行表征,发现液晶掺杂对活性层的结晶度、分子内部排列情况、薄膜表面形貌和光吸收特性等都有明显影响.     

RAMAN STUDY ON $X_i^-$(Pb) CENTERS IN SINGLE CRYSTALS OF ALKALI HALIDES DOPED WITH LEAD

Low frequency modes were observed in a series of alkali halides doped with lead after X-irradiation at 77K. The peak positions of the Raman signals are at 34cm^-1 for NaCl:Pb²⁺, 30cm^-1 for KCl:Pb²⁺,28cm^-1 for RbCl:Pb²⁺ and 22cm^-1 for KBr:Pb²⁺. They are assigned to the inelastic light scattering caused by the local vibration of X^-_i (Pb⁺) center, which consists of an interstitial halogen ion stabilized by a substitutional ion Pb⁺ . Polarized Raman measurements and Behavior Typer(BT) analysis show that the symmetry of the X^-_i (Pb⁺) center belongs to the point group C_3v A structure model of the X^-_i (Pb⁺) center is proposed based on the Raman data and the result of BT analysis.     

Er3+-Yb3+共掺磷酸盐玻璃光波导的FD-BPM分析

阐述了三维波导结构的FD-BPM原理,并用FD-BPM法模拟了波长为1.54μm和0.98μm的高斯光束在Er³⁺-Yb³⁺共掺磷酸盐玻璃光波导内光场分布.与沟道光波导相比,掩埋型光波导内的泵浦光和信号光的散射都非常小,光场分布非常均匀.研究结果表明,掩埋型光波导是制作Er³⁺-Yb³⁺共掺磷酸盐玻璃光波导激光器和放大器的理想波导.     

Polymer-based photonic integrated circuits

A myriad of passive and active guided-wave devices has been successfully demonstrated using the photolime gel polymer. These include high density linear and curved channel waveguide arrays, electro-optic modulator and modulator arrays, highly multiplexed waveguide holograms for wavelength division demultiplexing and optical interconnects, waveguide lens, and rare-earth ion-doped polymer waveguide amplifiers. A single-mode linear channel waveguide array with device packaging density of 1250 channels cm^-1 has been achieved. The first 12-channel wavelength division demultiplexer working at 830, 840, 850, 860, 870, 880, 890, 900, 910, 920, 930 and 940 nm on a GaAs substrate is also described in this paper. A polymer-based electro-optic travelling wave modulator with 40 GHz electrical bandwidth is further delineated. A rare-earth ion-doped polymer waveguide amplifier working at 1.06 μm with 8.5 dB optical gain is also achieved using this polymer matrix. The tunability of the waveguide refractive index of photolime gel polymer allows the formation of a graded index (GRIN) layer. As a result, these active and passive guided wave devices can be realized on any substrate of interest. High quality waveguides (loss<0.1 dB cm^-1) have been made on glass, LiNbO3, fused silica, quartz, PC board, GaAs, Si, Al, Cu, Cr, Au, Kovar, BeO, Al₂O₃ and AIN.