电荷分离型染料在固态染料敏化太阳能电池中的应用研究

染料敏化太阳能电池中的染料起到吸收光能和传导光生电子的作用,而染料的电荷分离状态能有效提高电子注入效率,抑制电荷复合,进而提高器件性能。本文以电荷分离(CS)型染料为敏化剂,采用spiro-OMeTAD为空穴传输材料制备了全固态染料敏化太阳能电池,分析了TiO_2光阳极膜厚的影响,当TiO_2光阳极膜厚为1. 2μm时,器件性能最优;探讨了染料结构对器件性能的影响,其中染料MTPABT-Pyc的器件性能最好,其光电流和效率分别为7. 38mA/cm~2和3. 06%。相比于电荷转移(CT)型染料MTPAcc,MTPABTPyc具有相近的捕光能力,但是其效率比MTPAcc (2. 64%)提高了16%。研究结果表明,CS型染料的电荷分离态对电荷复合的抑制和空穴的传输具有明显的优势。     

离子自组装方法在偶氮光响应材料制备中的应用

偶氮光响应材料在光信息存储,光学器件制造等领域具有广阔的应用前景。离子自组装技术是近几年发展起来的制备超分子功能材料的一种新方法。本文首先对偶氮光响应材料的制备方法以及离子自组装技术的基本原理做了简单的介绍。然后分4类对离子自组装方法在偶氮光响应材料制备中的应用进行了综述,主要包括带电荷小分子染料与反电荷表面活性剂组装、聚电解质与反电荷偶氮小分子组装、高支化大分子与偶氮小分子组装以及环糊精与含偶氮聚电解质组装。最后对该领域的发展趋势和研究热点进行了展望。     

小分子场效应晶体管

近几年来，作为新一代半导体晶体管的有机场效应晶体管(OFET)在制备技术和器件性能上都取得了很大的进步,并引起了有机半导体领域研究人员的广泛关注。本文主要介绍了常见的小分子材料在场效应晶体管中的应用，并对几种有机小分子材料的结构和场效应性能做了总结。     

有机小分子电致发光器件的蓝光主体材料的合成与表征

报道了应用于溶液法制备器件的小分子蓝光主体材料2-叔丁基-9,10-二(9,9-二正丙基芴基)蒽(TBPFA), 合成路线如Scheme 1所示, 该化合物具有较高的荧光量子效率,以它作为主体材料, 采用旋涂法制备了掺杂与非掺杂型单层器件, 并对器件性能进行了初步研究.     

含双偶氮结构的聚合物的合成及其电存储性能研究

设计并合成了一个结构新颖的含有双偶氮结构的聚合物,通过核磁共振氢谱和元素分析等方法分别对各个中间体、单体及其聚合物的结构进行了表征。以此双偶氮聚合物为中间层,分别以Al和ITO作为上电极和下电极,进一步制备了三明治结构的M/I/M型(Al/PBAzo/ITO)电存储器件。对器件的J-V特性曲线、存储机理以及器件的稳定性分别进行了研究。结果表明,由该偶氮聚合物所制备的器件为write-once read-many-times(WORM)的存储类型,ON/OFF状态下电流比超过105;分别在OFF和ON的状态下对器件施加一个大小为-1.0 V的连续电压,在200分钟内该器件都能保持良好的稳定性。     

高效溶液法小分子磷光电致发光器件研究

以小分子化合物CDBP[4,4′-bis(carbazol-9-yl)-9,9-dimethyl-fluorene]为主体材料,Ir(pppy)3[tris(5-phenyl-10,10-dimethyl-4-aza-tricycloundeca-2,4,6-triene)Iridium(III)]为磷光客体材料,采用溶液法和真空蒸镀法相结合的制备工艺,制作了小分子磷光电致发光器件.研究表明,通过器件结构的优化,Ir(pppy)3(重量百分比为2)掺杂的多层绿光电致发光器件效率达22.0 cd/A,最大亮度达到26600 cd/m²,这一结果可与当今基于真空蒸镀的小分子或基于溶液法的高分子磷光电致发光器件性能相媲美.本工作为降低有机电致发光器件的成本,扩展溶液法有机电致发光器件制备工艺中材料的选择范围提供了实验依据.     

聚合物电存储材料及其双电极型存储器件

随着信息产业的高速发展,传统的存储技术已不能完全满足人们的需求。因此,对聚合物电存储材料与器件的研究应运而生。相对于传统的无机存储材料,基于聚合物的电存储材料与器件具有易加工、低成本、稳定性好、低功耗、可实现三维堆积以及高存储密度等优点,极有可能取代传统的无机半导体器件,显示出广阔的发展前景。本文介绍了聚合物电存储器件的一些基本原理及基本概念,并对存储器件几种主要的作用机制做了归纳; 根据器件的易失性与否,描述了闪存、一次写入多次读取及动态随机存储器件三类存储器件的存储特点,总结了聚合物电双稳材料及其在三类存储器件中应用的研究进展,探讨了这一研究领域需要解决的一些关键问题,最后展望了聚合物电存储材料与器件的研究和发展方向。     

D-π-A-π-D型非掺杂小分子空穴传输材料的合成及其在反向钙钛矿太阳能电池中的应用

设计合成了三种以（甲氧基）三苯胺为给体（Donor,D）,苯环为共轭π桥,羰基（或双氰基乙烯基）为受体（Acceptor,A）的D-π-A-π-D型有机小分子空穴传输材料1-T、1-OT和1-OTCN.对三个化合物的热稳定性、光物理以及电化学性质进行表征,并将它们作为空穴传输材料运用至钙钛矿太阳能电池中,研究其光伏特性.实验结果表明,通过引入具有不同给（吸）电子能力的基团,可对材料的光电性质进行有效调控.基于小分子空穴传输材料1-T、1-OT和1-OTCN的非掺杂反向钙钛矿太阳能电池器件光电转化效率（PCE）分别为13.0%、14.4%以及16.8%.其中,基于甲氧基和双氰基修饰的1-OTCN电池器件,由于空穴传输层与钙钛矿界面发生更有效的电荷跃迁和收集,电荷复合较少,因此器件性能最佳,1-OTCN的疏水性质使得其对应器件效率和水氧稳定性均优于常用空穴传输材料PEDOT：PSS（PCE：13.0%）.     

基于芴的蓝色电致发光材料研究进展

新型有机及高分子光电材料的制备与器件设计是目前国际上一个十分活跃的领域。与液晶平面显示器相比,有机和高分子电致发光平面显示器（OLED和PLED）具有主动发光、无角度依赖性、对比度好、轻、薄、能耗低等显著特点,具有广阔的应用前景。红、绿、蓝3原色是实现有效全色显示的必备条件。与红光和绿光材料相比,蓝光材料的效率、稳定性和色纯度都与前两者相去甚远。开发好的蓝光材料不仅可以作为OLED或PLED中的发光层,还可作为主体来掺杂制备绿光和白光光源。在蓝光材料中,基于芴的齐聚物和高分子拥有良好的热稳定性、高荧光量子效率和优异的电致发光特性,但其存在电荷注入与传输困难、易发生聚集、C9位易被氧化等缺点,这些缺点正是导致器件效率低、色纯度低、光谱稳定性差的原因。综述了基于芴的蓝光小分子和高分子的研究进展,主要针对含有电子给体、受体的齐聚芴和聚芴的材料设计、合成及电致发光性能,结果表明,既含空穴传输又含电子传输片段的材料比相应的只含电子给体或受体的材料性能更佳。     

共价有机框架薄膜的界面生长策略及其在忆阻器中的研究进展

随着大数据和物联网时代数字通信技术的飞速发展,忆阻器在高密度数据存储技术和神经形态计算等应用中扮演着越来越重要的角色.得益于共价有机框架(COF)材料优异的可设计性及独特的光电特性,同时,伴随着液体界面辅助的制备策略不断发展与完善, COF材料在存储器件中的应用得到了极大推广.为了开发更高性能的基于COF材料的存储器件,需要全面地了解从材料设计、制备到器件应用的不断发展.因此,本综述系统地总结了COF薄膜的制备策略及其在忆阻器中应用的进展.最后,我们对基于COF存储器件的当前挑战及未来发展进行了总结与展望.     

寡聚物型A-D-A结构高效有机太阳能电池材料与器件

近年来有机太阳能电池发展迅速,活性层材料起到至关重要的作用.在众多活性层材料中,由于其化学结构确定、能级和吸收易调控以及其特殊的电子云分布等特点,寡聚物型A-D-A结构活性层材料成为领域研究的热点和重点.本文围绕A-D-A结构寡物聚型小分子光伏材料,首先对基于寡聚噻吩以及苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩的A-D-A给体材料进行系统的分析和讨论,对分子的结构-性能关系进行总结;然后讨论基于芴和苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩的两类A-D-A受体材料;总结了我们基于A-D-A分子叠层器件进展;最后,从能量转换效率、器件稳定性、柔性及大面积器件等方面对有机太阳能电池的发展进行了展望.     

聚(3-己基)噻吩/紫精掺杂聚氧乙烯体系的电双稳态存储特性研究

制备基于聚(3-己基)噻吩/(乙基紫精二高氯酸盐掺杂聚氧乙烯)(P3HT/(PEO+EV))双聚合物薄膜层的OFET型器件,研究P3HT/(PEO+EV)体系的电响应特性.结果表明该体系可以在+3 V的电压下由OFF态跃迁为ON态(写入信号),而在-3 V的电压下由ON态转换成为OFF态(擦除信号);在OFF和ON态转换之后,导电态能保持稳定,因此该体系具备良好的阻变电双稳态存储特性,开关电流比高达105.尽管器件ON态电流随时间表现出一定的衰减,在经过大约2800 s读取操作以后,体系仍然可以进行写入/擦除操作.采用共聚焦激光扫描显微镜技术研究体系的电存储机理,结果显示信号写入过程中P3HT层发出的荧光随着施加电压由S极向D极逐渐淬灭,淬灭过程大约需要0.167 s,这表明P3HT极化子在S电极生成,并在沟道内传递至D电极,传递速率大约是120μm/s;而信号擦除过程荧光快速恢复,表明P3HT极化子被还原成为本征态P3HT.     

分子器件中的光致异构效应

基于光致异构分子构筑单分子光电子器件或分子膜器件,探究器件中分子在光诱导下构型的变化规律,并在单分子水平上探索其异构效应对电荷传输、器件光电性能的影响,对推动有关分子器件的基础应用研究至关重要.本文系统阐述近些年关于光致异构分子器件的研究成果,着重梳理了关于分子器件的制备、电荷传输机理、器件性能调控以及应用等方面的代表...     

以碱金属盐为阴极界面层的有机光电器件的制备及性能

以碱金属盐Li F,Na F,Cs F和Cs2CO3作为阴极界面材料,制备了高效率有机小分子电致发光二极管(SMOLEDs)、聚合物电致发光二极管(PLEDs)及聚合物太阳能电池(PSCs).在SMOLEDs和PLEDs中,Cs F作为阴极界面层的器件流明效率和功率效率最高.在以聚对苯乙烯撑(P-PPV)为发光层的PLEDs中,Cs F作为阴极界面层的器件最大流明效率可达17.85 cd/A,比Li F作为阴极界面层的器件流明效率提高近300%.在以聚(3-己基噻吩)(P3HT)∶[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PC61BM)为活性层的PSCs中,当Li F为阴极界面层时,器件功率转换效率(PCE)可达4.12%.而以Na F,Cs2CO3和Cs F为阴极界面层时,PCE分别为3.72%,3.55%和3.2%.这是因为从上述碱金属盐中分解出来的碱金属原子扩散进入器件的有机层并对有机层进行了n型掺杂,影响了器件的电流密度和效率.     

小分子给体/高分子受体型有机太阳能电池研究进展

有机太阳能电池具有低成本、柔性和质量轻等优势, 是一种有应用前景的光伏技术, 受到人们的广泛关注. 有机太阳能电池的光敏活性层通常由p-型有机半导体(包括小分子和高分子)与n-型有机半导体(包括小分子和高分子)共混而成. 小分子给体/高分子受体型有机太阳能电池具有形貌热稳定性优异的特点, 值得深入研究. 本综述旨在总结小分子给体/高分子受体型有机太阳能电池的研究进展, 分别介绍了基于酰亚胺基、氰基和含硼氮配位键(B←N)的高分子受体的活性层材料体系的发展状况. 在器件性能方面, 通过分子设计、相分离形貌调控, 改善了小分子给体/高分子受体的匹配性, 将该类电池的能量转换效率从最初的0.29%提升至目前的9.51%, 为性能的进一步提升总结了经验; 在稳定性方面, 基于该体系形貌热稳定性优异的特点, 开发出高温耐受型有机太阳能电池器件. 最后, 展望了小分子给体/高分子受体型有机太阳能电池的未来发展方向和前景.     

基于硫杂萘二酰亚胺的席夫碱型聚合物电子传输材料

将苯甲醛基团引入到硫杂萘二酰亚胺共轭骨架中,与不同共轭程度和刚性的芳香二胺进行缩合反应,构筑了一类基于硫杂萘二酰亚胺的席夫碱型聚合物P1、P2、P3。采用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、循环伏安等研究了材料的基本物理化学性质。这类聚合物具有良好的成膜性和较低的最低未占分子轨道能级(-4.07～-4.19 eV)。聚合物P3含有刚性萘单元,其UVVis的最大吸收波长(λ_(max))为754 nm,比P1和P2分别红移了约76 nm和75 nm。X射线衍射(XRD)表明,聚合物P1、P2、P3的薄膜均呈现无定形的特征。以溶液甩膜法制备了此类聚合物的有机场效应晶体管(OFET)器件,其中聚合物P3的薄膜经300℃热退火,其OFET器件的电子迁移率可达2.47×10~(-3) cm~2/(V·s),开关比为10~5,表明聚合物P3是一种可耐高温处理的n-型半导体材料。在聚合物共轭骨架中引入刚性的结构单元,可以有效调控吸收光谱、能级结构和薄膜形貌,进而提升OFET器件性能。     

通过分子结构调控方法实现非富勒烯型有机太阳能电池在绿色溶剂中的应用

<正>1背景介绍有机光伏电池具有成本低、制备工艺简单、可实现柔性器件等独特优势,成为近年来世界范围内的研究热点,并在过去二十年内得到了迅速的发展~1。近年来,通过对活性层材料结构设计与器件制备工艺的优化,采用A-D-A型非富勒烯小分子作为受体材料的有机太阳能电池的研究已使能量     

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.     

生物医用纳米颗粒表面的两性离子化设计

生物医用纳米颗粒的表面设计对维持纳米颗粒稳定性和抑制蛋白质非特异性吸附从而实现体内长效循环等具有重要意义.具有细胞膜仿生结构的两性离子界面能通过离子静电作用形成高效水合层,不仅可有效增强纳米颗粒的稳定性和抗免疫清除能力,通过提高体内循环时间增强其"被动"靶向能力,而且当与环境响应性或生物活性分子复合后,还可有效实现纳米颗粒的"主动"靶向功能,因此"两性离子化"已经发展为纳米颗粒表面设计的新策略.本文主要概述了两性离子材料在生物医用纳米表面设计中的应用进展,包括小分子和聚合物两性离子对无机纳米颗粒的表面修饰、聚合物两性离子组装体用于抗肿瘤药物传递等,同时也介绍了混合电荷材料的一些特殊性质和应用.     

水醇溶性小分子卟啉衍生物的合成及其在聚合物太阳电池中的应用

设计合成了Por-N, Por-NBr, Por-Cu-N和Por-Cu-NBr四种水醇溶性小分子卟啉衍生物. 对这类卟啉小分子衍生物的紫外可见吸收光谱研究表明, 基于金属铜配位的卟啉小分子衍生物较未配位化合物有微弱的蓝移. 循环伏安法对这类小分子卟啉衍生物的研究表明, 基于金属铜配合物的卟啉衍生物的最高占有分子轨道能级均没有明显变化. 采用空间电荷限制电流方法对小分子卟啉衍生物的研究表明, 基于金属铜配位的卟啉小分子衍生物的电子迁移率得到明显提高. 以聚合物PCE10为给体材料, 富勒烯衍生物PC₇₁BM为受体材料, 以及合成的小分子卟啉衍生物为阴极界面层制备了结构为ITO/PEDOT:PSS/PCE10:PC₇₁BM/卟啉小分子衍生物/Al的聚合物太阳电池器件. 器件研究结果表明, 化合物Por-NBr, Por-Cu-N与Por-Cu-NBr作为电子传输层的器件的光电转换效率达到9%以上, 其中以Por-Cu-N作为阴极界面层的器件达到的最高效率为9.12%, 相应器件的短路电流密度, 开路电压以及填充因子分别为16.91 mA· cm^-2, 0.79 V和68.1%. 表明这类水醇溶性小分子卟啉衍生物作为聚合物太阳电池的阴极界面层有着广阔的应用前景.