TBPe与MEH-PPV共掺杂的有机电致发光器件的优化研究

采用有机小分子TBPe（2,5,8,11-tetratertbutylperylene）以不同比例掺入MEH-PPV（poly ）作为发光层,研究了TBPe不同掺杂比例对器件性能的影响,进而对发光强度进行优化。对于所制备的ITO/PEDOT：PSS/MEH-PPV/TBPe/Al有机电致发光器件,TBPe的最优蒸镀厚度为0.5 nm,其发光强度相对于标准器件提高了325%。ITO/PEDOT：PSS/MEH-PPV：TBPe/TBPe/Liq/Al有机电致发光器件的最优掺杂比例为MEH-PPV：TBPe=100：30（质量比）,其发光亮度相比于未掺杂器件提高了44%。在上述器件的基础上增加Alq₃层提高电子注入,分别制作了Liq和LiF作为修饰层的ITO/PEDOT：PSS/MEH-PPV：TBPe/TBPe/Alq₃/Liq/Al和ITO/PEDOT：PSS/MEH-PPV：TBPe/TBPe/Alq₃/LiF/Al多层器件,发光亮度分别达到4 162 cd/m²和4 701 cd/m²。所有器件的电致发光波长均为580 nm,为MEH-PPV的发光,TBPe的掺杂对MEH-PPV的发光起到了增强作用。     

TBPe与MEH-PPV共掺杂的有机电致发光器件的优化研究

采用有机小分子TBPe(2,5,8,11-tetratertbutylperylene)以不同比例掺入MEH-PPV(poly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene])作为发光层,研究了TBPe不同掺杂比例对器件性能的影响,进而对发光强度进行优化。对于所制备的ITO/PEDOT∶PSS/MEH-PPV/TBPe/Al有机电致发光器件,TBPe的最优蒸镀厚度为0.5 nm,其发光强度相对于标准器件提高了325%。ITO/PEDOT∶PSS/MEH-PPV∶TBPe/TBPe/Liq/Al有机电致发光器件的最优掺杂比例为MEH-PPV∶TBPe=100∶30(质量比),其发光亮度相比于未掺杂器件提高了44%。在上述器件的基础上增加Alq3层提高电子注入,分别制作了Liq和LiF作为修饰层的ITO/PEDOT∶PSS/MEH-PPV∶TBPe/TBPe/Alq3/Liq/Al和ITO/PEDOT∶PSS/MEH-PPV∶TBPe/TBPe/Alq3/LiF/Al多层器件,发光亮度分别达到4 162 cd/m2和4 701 cd/m2。所有器件的电致发光波长均为580 nm,为MEH-PPV的发光,TBPe的掺杂对MEH-PPV的发光起到了增强作用。     

基于MEH-PPV/ZnSe纳米复合器件的电致发光特性的研究

以巯基乙酸作为稳定剂在水相中制备了ZnSe纳米晶,用X射线粉末衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对其进行了表征。用表面活性剂将ZnSe纳米晶从水相中转移到有机相中,使其与聚合物MEH-PPV复合作为发光层,制备了多层电致发光器件Glass/ITO/MEH-PPV∶ZnSe/BCP/Alq₃。对ZnSe纳米晶和MEH-PPV薄膜的光致发光谱及其吸收光谱的比较表明ZnSe纳米晶和MEH-PPV之间存在着能量传递,这是导致纳米复合薄膜的光致发光光谱和电致发光光谱存在差异的原因之一。文章对其在光激发和载流子注入条件下的不同发光机制进行了讨论。通过对器件的光电特性进行研究,发现ZnSe纳米晶发光的比例随着外加电压的增加而增加,而且器件的I-V特性基本上符合二极管的特性。     

MEH-PPV/PEG聚合物电双稳器件的研究

将PEG(聚乙二醇)引入到ITO/MEH-PPV(聚(2-甲氧基,5(2'-乙基己氧基)-1,4-苯撑乙烯撑)/Al三明治器件中,实现了很好的电双稳性能。通过改变PEG的分子量、浓度以及退火温度等条件,对器件性能进行了优化。通过电流-电压(I-V)测试研究了不同器件的性能,结果表明,分子量为4 000的PEG,在30 mg/mL的浓度下,通过120℃退火制备的薄膜,其器件性能最优,电流开关比可以达到10~3以上。利用SEM测试研究了活性层的膜形貌,并结合电流-电压(I-V)曲线的线性拟合,分析了电荷在器件中的传输过程。研究发现,相分离产生的陷阱对电荷的俘获是该器件产生电双稳特性的主要原因。     

MEH-PPV/CdSe纳米复合器件的光电导特性的研究

以CdO和Se粉作为前驱物,在TOPO/TOP有机体系中制备了CdSe纳米晶,将其与聚合物MEH-PPV复合制备了复合光电导器件,研究了它的光电导特性,并将其与单层MEH-PPV光电导器件的特性进行了比较。结果发现纳米复合光电导器件的光电流响应光谱的2个峰的位置基本上与MEH-PPV和CdSe纳米晶的吸收峰的位置相对应,这说明CdSe纳米晶和聚合物MEH-PPV的吸收对光电流都有贡献,主要是由于CdSe纳米晶和MEH-PPV界面处的激子离化和电荷转移造成的。而且复合器件的光电流较单层有所增强,且MEH-PPV器件光谱的响应范围更宽。     

基于量子点和MEH-PPV的白光发光二极管的研究

利用无机纳米材料与有机聚合物材料相结合的方法制备白光发光二极管器件, 研究了蓝光量子点QDs(B)掺杂聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基-1, 4-苯撑乙烯撑](MEH-PPV) 复合体系的发光特性及量子点QDs(B) 掺杂浓度(质量分数)不同对器件发光特性的影响. 制备了ITO/PEDOT:PSS/MEH-PPV:QDs(B)/LiF/Al 结构的电致发光器件, 测试了器件的电致发光光谱和电学、光学特性. 当QDs掺杂浓度为40%, 驱动电压为8 V时器件能得到较为理想的白光发射. 同时, 对比研究了非掺杂体系的发光特性, 制备了结构为ITO/PEDOT:PSS/MEH-PPV/QDs(B)/LiF/Al的器件, 掺杂体系相较于非掺杂体系, 器件的最大亮度增大, 启亮电压降低, 并分析了掺杂体系器件性能改善的原因.     

太阳电池光电灵敏度测量仪的设计及应用

论述了太阳电池光电灵敏度测量仪的设计方案,并用自行搭建的太阳电池光电灵敏度测量仪测出了不同比例聚噻吩P3HT(poly(3-hexylthiophene))与C60的衍生物PCBM([6,6]-phenyl C61-butyric acid methyl ester)共混体系太阳电池的光电灵敏度,分析了其光电灵敏度变化的原因.     

CBP有机薄膜对MEH-PPV聚合物发光二极管性能的影响

以聚合物发光材料MEH-PPV为发光层的聚合物发光二极管的ITO阳极与发光层之间,加入一层溶解于氯仿中的有机小分子CBP,能显著改善发光器件的电流特性。在电压较低的时候能提高电流,在电压较高的时候能抑制电流,从而增加工作电压范围。此外,器件的电流效率也能得到显著的提高。实验结果表明,加入CBP层后,在低电压时,CBP层能够减缓空穴注入到发光层中,将其限制在CBP层,从而在器件中形成一个内电场,有助于电子的传输,降低开启电压,提高发光亮度。在电压较高时,CBP作为电子阻挡层,能阻挡电子漏泄到阳极,从而使在复合区的空穴与少数载流子电子的复合效率提高,改善器件的性能。     

基于MEH-PPV/Ir(ppy)_3聚合物电双稳器件

通过逐层旋涂的方法,利用MEH-PPV(Poly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene]与Ir(ppy)_3(tris(2-phenylpyridine)iridium(Ⅲ))),制备活性层,实现了高性能的电双稳器件。通过改变MEHPPV的浓度,制备了不同器件并进行性能比较,发现所有器件都具有明显的电双稳特性。当MEH-PPV的浓度达到4 mg/mL时,器件的开关比可以达10~3。同时,通过测试器件的电流-循环次数研究了器件的持续稳定特性。经过10~4次的反复读写测试,器件性能依然稳定。最后,通过对器件的Ⅰ-Ⅴ曲线进行线性拟合,并结合器件的能级图,对器件的工作原理进行了研究。结果表明,MEH-PPV/Ir(ppy)_3器件的电双稳特性产生的主要原因是偶极层的形成与破坏。     

CuPc/ITO结构的表面和界面电子态的XPS研究

覆盖有Indium tin oxide(ITO)膜的透明导电玻璃广泛地用作有机发光器件 (OLEDs)的空穴注入电极 ,但是ITO膜的功函数通常与空穴传输材料的最高被占据分子轨道 (HOMO)不匹配。铜酞菁 (CuPc)作为缓冲层可以提高空穴从ITO向空穴传输材料的注入效率。对CuPc ITO样品的XPS表面分析表明 ,在CuPc分子中 ,铜原子显 2价 ,通过配位键和氮原子相互作用。CuPc分子中有两类碳原子 :8个C原子与 2个N原子成键 ;其余 2 4个C原子具有芳香烃性质。N原子也处在两种化学环境中 :有 4个N原子只与 2个C原子形成CNC键 ;另外 4个N原子不仅与 2个C原子成键 ,还通过配位键与Cu原子成键。用氩离子束对样品表面进行了溅射剥蚀 ,当溅射时间分别为 2 ,5 ,10min时进行XPS采谱分析 ,结果表明 ,随着氩离子束溅射时间增长 ,C 1s,N 1s峰变弱 ,Cu 2p ,O 1s,In 3d,Sn 3d峰增强 ,C 1s,N 1s,O 1s,In 3d和Sn 3d峰都向高束缚能或低束缚能方向移动 ,但它们的情况却不相同。     

Modulation spectroscopy study on additive-induced efficiency enhancement of PTB7:PC71BM organic photovoltaic devices

Additives have been known to play an important role for improving the photovoltaic performance of organic solar cells. However, the reasons why additives improve the performance have not been clearly known yet. We employed an electrical modulated optical spectroscopy to investigate the relationship between the photovoltaic performance and additive concentration in organic photovoltaic devices. Our measured modulation spectra of a sample without additive showed both first- (-α’) and second-derivative (α”) components of the absorption spectrum. The second-derivative (α”) component in the modulation spectrum increased with the additive concentration. These results indicate that the sample without additive contains both localized (or Frenkel type) and relatively delocalized excitons and the added additive results in a significant increase of the relatively delocalized excitons. We conclude that the increased delocalized excitons lead to a significant additive-induced improvement of the photovoltaic-device performance.     

金纳米四面体增强有机太阳电池光吸收及光伏性能研究

为增强有机太阳能电池的光利用率,提高能量转换效率,本文合成了金四面体形状的纳米粒子,并用聚苯乙烯磺酸钠(PSS)包裹形成了核壳结构的金纳米四面体(Au@PSS tetrahedra NPs).将其掺杂到有机太阳能电池空穴提取层与活性层的界面处,利用表面等离子体共振效应来增强活性层对光的吸收,从而提高有机太阳能电池的能量转换效率.研究了掺杂浓度和PSS包裹厚度对电池性能的影响.结果表明:掺杂浓度为6%时,器件性能最佳,能量转换效率达到3.08%; PSS壳层厚度优化为2.5 nm时,转换效率达到3.65%,较标准电池提升了22.9%.电池性能的改善主要源于金四面体纳米粒子的共振吸收峰位于给体材料吸收谱范围内,纳米粒子的共振促进了给体的吸收,同时PSS壳层的引入促进了激子的解离和电荷的转移,上述因素的改善提升了电池的短路电流、填充因子和转换效率.     

瞬态光电流对有机薄膜光伏器件中肖特基接触的研究

制备了结构为氧化铟锡(ITO)/有机半导体/金属的有机薄膜光伏器件,电流--电压曲线显示其具有整流特性但有机半导体和电极间肖特基接触的内建电场方向很难判定.为了研究有机半导体和电极的肖特基接触特性,分别制备了结构为ITO/有机绝缘层/有机半导体/金属和ITO/有机半导体/有机绝缘层/金属的器件,通过调制激光照射下器件的瞬态光电流方向可容易判断有机半导体和电极间肖特基接触的内建电场方向,外加偏压下瞬态光电流的强度变化进一步证实了判断的正确性.     

ZnSe(ZnS)纳米晶与MEH-PPV的共掺有机电致发光器件

采用水相法合成核壳结构ZnSe/ZnS 纳米晶,经X射线衍射(XRD)分析和透射电子显微镜(TEM)表征,证实所制备的样品为立方晶型闪锌矿结构ZnSe/ZnS量子点。按照一定的质量比将ZnSe/ZnS 纳米晶和有机聚合物MEH-PPV(poly ) 共掺并将其作为发光层,分别制备单层和多层有机电致发光器件,结构为ITO/MEH-PPV∶ZnSe(ZnS)(50 nm)/Al和 ITO/PEDOT∶PSS(70 nm)/ MEH-PPV∶ZnSe(ZnS)(50 nm)/BCP(15 nm)/Alq₃(12 nm) /LiF(0.5 nm)/Al。实验结果表明,多层发光器件的发光特性与单层器件不同,工作电压的增大使其发光峰发生了明显的蓝移。     

Charge transport in low-concentration MEH-PPV conjugated polymer/fullerene composites

Charge transport was studied in composites of poly[2-methoxy-5-(2′-ethyl-hexyloxy)-p-phenylene-vinylene] (MEH-PPV) conjugate polymer and low-concentration fullerenes (C₆₀) below the percolation threshold. The electron mobility showed a linear increase with the fullerene concentration, to which the hole mobility was insensitive. Our results indicate that fullerene–polymer networks provide a conduction path to the electrons, whereas the holes are transported through the polymer-only paths. The microscopic environments of the two distinct conduction paths in the composites as revealed by the electric field dependence of the mobilities are also discussed.     

Enhanced performance in organic photovoltaic devices with KMnO4 solution treated indium tin oxide anode modification

The properties of poly(3-hexylthiophene):(6,6)-phenyl C₆₁ butyric acid methyl ester (P3HT:PCBM) organic photovoltaic devices (OPVs) with indium tin oxide (ITO) anode treated by KMnO₄ solution are investigated. The optimized KMnO₄ solution has a concentration of 50 mg/L, and ITO is treated for 15 min. The modification of ITO anode results in an enhancement of the power conversion efficiency (PCE) of the device, which is responsible for the increase of the photocurrent. The performance enhancement is attributed to the work function modification of the ITO substrate through the strong oxygenation of KMnO₄, and then the charge collection efficiency is improved.     

MEH-PPV/Alq_3-based bulk heterojunction photodetector

In this paper, we present the effect of varied illumination levels on the electrical properties of the organic blend bulk heterojuction （BHJ） photodiode. To prepare the BHJ blend, poly（2-methoxy-5（2P-ethylhexyloxy） phenyleneviny- lene （MEH-PPV） and aluminum-tris-（8-hydroxyquinoline） （Alq3） are used as donor and acceptor materials, respectively. In order to fabricate the photodiode, a 40-nm thick film of poly（3, 4-ethylendioxytbiophene）：poly（styrensulfonate） （PE- DOT：PSS） is primarily deposited on a cleaned ITO coated glass substrate by spin coating technique. The organic photo- sensitive blend is later spun coated on the PEDOT：PSS layer, followed by the lithium fluoride （LiF） and aluminium （A1） thin films deposition by thermal evaporation. The optical properties of the MEH-PPV：Alq3 blend thin films are investigated using photoluminescence （PL） and UV-Vis spectroscopy. The photodiode shows good photo-current response as a function of variable illumination levels. The responsivity value - 8 mA/W at 3 V is found and the ratio of photo-current to dark current （lph/IDark） is found to be 1.24.     

Enhanced performance in organic photovoltaic devices with a KMnO4 solution treated indium tin oxide anode modification

<正>The properties of poly（3-hexylthiophene）:（6,6）-phenyl C₆₁ butyric acid methyl ester（P3HT:PCBM） organic photovoltaic devices（OPVs） with an indium tin oxide（ITO） anode treated by a KMnO₄ solution are investigated.The optimized KMnO₄ solution has a concentration of 50 mg/L,and ITO is treated for 15 min.The modification of ITO anode results in an enhancement of the power conversion efficiency（PCE） of the device,which is responsible for the increase of the photocurrent.The performance enhancement is attributed to the work function modification of the ITO substrate through the strong oxygenation of KMnO₄,and then the charge collection efficiency is improved.