基于小分子半导体IEICO的高性能倍增型有机光电探测器

采用溶液法制备了结构为ITO/ZnO/P3HT:IEICO/Al和ITO/PEDOT:PSS/P3HT:IEICO/Al的倍增型有机光电探测器,活性层中电子给体(P3HT)和电子受体(IEICO)的质量比为100:1.以氧化锌(ZnO)为界面层的器件在正向与反向偏压下都能良好工作,而以PEDOT:PSS为界面层的器件只...     

紫外臭氧处理超薄银修饰ITO电极的高效柔性有机太阳能电池（英文）

以紫外臭氧处理超薄Ag复合MoO_3或PEDOT∶PSS修饰ITO电极的高效柔性有机太阳能电池。通过优化紫外臭氧处理Ag薄膜的时间,提高了以P3HT∶PCBM为有源层的器件的功率转换效率,从1.68%(未经过紫外臭氧处理)提高到2.57%(紫外臭氧处理Ag 1 min)。提高的原因推测是紫外臭氧处理形成了AgO_x薄膜,提高了电荷提取并使器件具有高光学透明度、低串联电阻和优异的表面功函数等一些性能。并且,紫外臭氧处理Ag薄膜与MoO_3或者PEDOT∶PSS复合修饰ITO的器件效率分别得到提高,Ag薄膜与MoO_3复合修饰ITO的器件效率从2.02%(PET/ITO/MoO_3)提高到2.97%(PET/ITO/AgO x/MoO_3),Ag薄膜与PEDOT∶PSS复合修饰ITO的器件效率从2.01%(PET/ITO/PEDOT∶PSS)提高到2.93%(PET/ITO/AgO x/PEDOT∶PSS)。此外,以PBDTTT-EFT∶PC71BM为有源层的柔性聚合物太阳能电池效率可达6.21%。基于ITO的柔性光电器件效率的提高主要归于ITO被Ag/PEDOT∶PSS或Ag/MoO_3修饰后功函数的提高。     

基于苯并二噻吩聚合物所制备的三元光电探测器的特性

本文采用P3HT∶PTB7∶PC⁶¹BM为活性层,制备了覆盖可见光范围的三元体异质结有机光电探测器(organic photodetectors,OPDs).利用原子力显微镜、紫外可见吸收光谱和荧光光谱等手段研究了PTB7添加到P3HT∶PC61BM体系中对OPDs光学和电学性质的影响,发现当P3HT∶PTB7∶PC61BM的质量比为8∶2∶10时,三元混合层的响应光谱扩展到780 nm,OPDs的响应度R在630,530,460 nm的光照和–1 V偏压下分别达到178,291,241 mA/W,比探测率D^*达到10¹² Jones,并与课题组之前成果P3HT∶PBDT-TT-C∶PC61BM为活性层的三元有机光电探测器做了对比.分析了两种基于苯并[1,2-b∶4,5-b]二噻吩(BDT)单元的聚合物PTB7与PBDT-TT-C分别添加到同一体系P3HT∶PC₆₁BM中产生的器件性能差距的现象,解释了PTB7由于氟原子的引入,对混合薄膜微观形貌的影响和对薄膜中光生载流子迁移率的提升的原因.这为制备性能更好的有机光电探测器提供了理论依据和方法.     

窄带有机光电探测器的优化设计

针对基于无机材料的光电探测器需要借助滤光器或棱镜耦合实现窄带响应,提出了一种通过有机材料制备窄带光电探测器并提高吸收峰值和降低半高全宽的方法和结构。该器件由分布布拉格反射器和有机光电二极管构成。有机光电二极管的顶电极和底电极之间构成光学微腔。采用传输矩阵法,详细分析了分布布拉格反射器的中心波长、有机光电二极管透明顶电极和光敏感层的厚度对有机光电探测器吸收性能的影响。研究结果表明,Tamm等离激元共振波长接近光敏感层的光学带隙时,可获得半高全宽小于20 nm的窄带响应,并且吸收峰值在70%以上。基于PTB7∶PC~(71)BM和PTB7-Th∶IEICO-4F的有机光电探测器分别可用于探测红光和近红外光。该研究从基本物理机制出发,结合材料和器件结构可将有机光电探测器的响应窗口从可见光拓展至近红外光。     

体异质结有机太阳能电池性能提高的研究

制备了四种不同结构的有机太阳能电池器件,器件1 ITO/LiF/PEDOT∶PSS/MEH-PPV/C₆₀/Al、器件2 ITO/PEDOT∶PSS/MEH-PPV/C₆₀/Al、器件3 ITO/LiF/PEDOT∶PSS/MEH-PPV∶C₆₀/C₆₀/Al和器件4 ITO/PEDOT∶PSS/MEH-PPV∶C₆₀/C₆₀/Al。测量了它们的电流－电压特性,结果显示在ITO和PEDOT∶PSS之间插入一薄层LiF使得器件性能得到较大提高。其器件1的J_SC和FF比器件2的提高了74%和31%; 器件3的J_SC比器件4的提高了约40%。这主要是由于LiF层有效地抑制了空穴向阳极的传输,并且LiF层在ITO和PEDOT:PSS之间形成了良好的界面特性。因此,这种结构上的改进有效地提高了有机太阳能电池的性能。     

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。     

Ag纳米线增强硒微米管/聚噻吩自驱动光电探测器性能EI北大核心CSCD

自驱动光电探测器能够满足现代光电器件对节能和轻质的需求,但复杂的工艺和较高的成本限制了其进一步发展。本文采用旋涂法将硒微米管(Se-MT)和聚噻吩(PEDOT)制备成Se-MT/PEDOT异质结,其器件在350~700 nm波长下具有良好的光响应,无偏置电压下的响应度为8 mA/W(500 nm)。为了提高器件的光响应度,利用银纳米线(Ag-NW)修饰异质结制备Se-MT/PEDOT/Ag-NW,增强异质结在紫外-可见光区的光吸收并提高器件的光电性能。与Se-MT/PEDOT器件对比,Se-MT/PEDOT/Ag-NW器件在350~700 nm波长下的光电流数值整体上升,特别是在0 V偏压500 nm光照下,器件的响应度提升至65 mA/W(增强800%),开关比增强400%达到552,上升和下降时间明显下降至15 ms和28 ms。这一结果表明Ag-NW改性有机/无机异质结的方法可以应用于高性能光电探测器的制备。     

基于P3HT∶PC61BM∶ITIC双受体三元有机光电探测器特性研究

为实现有机光电探测器对三基色(红、绿、蓝)的全响应以及器件性能的改善,研究了在P3HT∶PCBM活性层中,掺入非富勒烯受体ITIC实现光谱拓宽以及通过改善迁移率的平衡性和活性层表面形态,进而改善探测器性能的方法,着重研究了ITIC受体含量对探测器光电学性能的影响。在此基础上,获得了一个覆盖400～800 nm波长范围的三基色探测器,并且在低偏压-1.5 V下三基色(波长为630、530和460 nm)的外量子效率EQE和比探测率D*分别达到了56%、68%、52%和1.17×10¹² Jones、1.4×10¹² Jones、1.2×10¹² Jones。结果表明：在P3HT:PC61BM中混入适量的ITIC,不仅可将光谱拓宽到400～800 nm,改善器件的光学特性,而且还可以提高激子解离率和载流子收集率,降低混合薄膜中的双分子复合,使器件电学特性得到了明显改善。本文研究为研发宽光谱高探测率三基色有机光电探测器提供了一种新思路。     

利用双给体实现可见光范围高探测率 有机光电探测器

采用P3HT∶PBDT-TT-C∶PC_(61)BM为活性层,通过溶液旋涂和高真空蒸镀工艺制备了覆盖可见光范围的高探测率有机光电探测器.利用原子力显微镜、紫外可见吸收光谱和荧光光谱研究了窄带隙聚合物红光吸收材料PBDT-TT-C掺入P3HT∶PC_(61)BM对活性层薄膜光学特性和器件电学特性的影响.研究发现当活性层中P3HT∶PBDT-TT-C∶PC_(61)BM质量比为8∶2∶10时,活性层的响应光谱范围拓宽到350～780 nm.其探测器在-1 V偏压下红绿蓝三基色的光响应度和外量子效率分别达到了422 mA/W、464 mA/W、286 mA/W和83%、108%、77%,比探测率均达到10~(12)Jones以上.结果表明,在有机光电探测器活性层中掺入吸收光谱互补的有机材料,在保证薄膜微观形貌的基础上,通过调节三元混合材料的质量比,不仅可以优化载流子的产生和输运,提高器件的光电流,还可通过第三组分的掺入促进薄膜结晶,减小器件的暗电流.     

电场变化对有机磷光器件中激子形成影响的研究

激子形成区域随电场变化的移动会使得有机电致发光器件(OLEDs)的效率和色度发生改变,从而影响器件的性能。文章首先制备了两种OLED器件,器件1为ITO/PEDOT∶PSS/PVK∶Ir(ppy)₃∶DCJTB (100∶2∶1 wt)/BCP(10 nm)/Alq₃(15 nm)/Al,器件2为ITO/PEDOT∶PSS/PVK∶Ir(ppy)₃(100∶2 wt)/BCP(10 nm)/Alq₃(15 nm)/Al,研究了电场强度对单层多掺杂结构器件激子形成的影响。实验发现在多掺杂发光层中,随着电压的增加,Ir(ppy)₃,PVK和DCJTB的发光均增强,PVK和DCJTB发光增强更快。对其发光机制进行分析,认为较高电场下,载流子获得较高能量,更容易形成高能量激子,产生宽禁带材料PVK的发光;另一方面,从能级结构分析DCJTB的带隙较窄, 俘获更多的载流子发光更强。同时,在器件的电致发光(EL)光谱发现在460 nm处一新的发射峰, 发光随着电压的增大相对减弱。为了研究460 nm发光的来源,制备了器件：ITO/PEDOT∶PSS/PVK∶BCP∶Ir(ppy)₃(x∶y∶2 wt)/Alq₃(15 nm)/Al, 改变x, y的比值研究发现,460 nm处的发光依然存在,推测此发光峰应与PVK及BCP之间有关。     

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。     

紫外臭氧处理超薄银修饰ITO电极的高效柔性有机太阳能电池

以紫外臭氧处理超薄Ag复合MoO₃或PEDOT：PSS修饰ITO电极的高效柔性有机太阳能电池。通过优化紫外臭氧处理Ag薄膜的时间,提高了以P3HT：PCBM为有源层的器件的功率转换效率,从1.68%（未经过紫外臭氧处理）提高到2.57%（紫外臭氧处理Ag 1 min）。提高的原因推测是紫外臭氧处理形成了AgO_x薄膜,提高了电荷提取并使器件具有高光学透明度、低串联电阻和优异的表面功函数等一些性能。并且,紫外臭氧处理Ag薄膜与MoO₃或者PEDOT：PSS复合修饰ITO的器件效率分别得到提高,Ag薄膜与MoO₃复合修饰ITO的器件效率从2.02%（PET/ITO/MoO₃）提高到2.97%（PET/ITO/AgO_x/MoO₃）,Ag薄膜与PEDOT：PSS复合修饰ITO的器件效率从2.01%（PET/ITO/PEDOT：PSS）提高到2.93%（PET/ITO/AgO_x/PEDOT：PSS）。此外,以PBDTTT-EFT：PC₇₁BM为有源层的柔性聚合物太阳能电池效率可达6.21%。基于ITO的柔性光电器件效率的提高主要归于ITO被Ag/PEDOT：PSS或Ag/MoO₃修饰后功函数的提高。     

宽光谱高比探测率有机光电探测器

为实现有机光电探测器对三基色(红、绿、蓝)的全响应以及器件性能的改善,研究了在聚(3-己基噻吩)(P3HT)∶[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PC61BM)活性层中,掺入窄带隙材料(4,8-双-(2-乙基己氧基)-苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩)-(4-氟代噻并[3,4-b]噻吩)(PBDT-TT-F)实现光谱拓宽以及通过提高阳极修饰层电子注入势垒来降低暗电流,改善探测器性能的方法,研究了PBDT-TT-F掺杂浓度以及修饰层厚度对探测器光电学性能的影响规律.在此基础上,获得了一个覆盖400~750nm波长范围的探测器,并且在低偏压-1V下三基色的线性动态范围和比探测率分别达到了81、80、81dB和2.7×1012、2.0×1012、2.6×1012 Jones.结果表明:在保持原有二相体异质结薄膜的微观形貌和电学特性前提下,掺入13wt.%少量光谱拓宽材料可实现活性层的光谱拓宽.采用合适厚度的三氧化钼(MoO3)层替换原有的聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT∶PSS)阳极修饰层,可使探测器的三基色线性动态范围和比探测率大幅提高.该研究为研发宽光谱高探测率三基色有机光电探测器提供了一种新思路.     

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     

旋涂法酸处理PEDOT∶PSS薄膜对OLED性能的影响

采用旋涂法对PEDOT∶PSS薄膜进行了酸处理,研究了不同方法处理PEDOT∶PSS薄膜对器件ITO/酸处理PEDOT∶PSS/NPB/Alq3/Li F/Al性能的影响。实验结果表明:用盐酸(草酸)处理PEDOT∶PSS薄膜时,以0.75 mol/L的盐酸(草酸)在120℃下退火15 min时性能更好,最大电流效率达到4.28 cd/A。并且盐酸、草酸处理PEDOT∶PSS薄膜制备器件比未处理PEDOT∶PSS薄膜制备器件的电流效率明显提高了34%。     

PVK空穴传输层对Ndq3近红外发光二极管性能的影响

以PEDOT∶PSS作为空穴注入层,聚合物PVK作为空穴传输层,制备了结构为ITO/PEDOT∶PSS/PVK/8-羟基喹啉钕(Ndq3)/Al的近红外OLED,研究了PVK与PEDOT∶PSS功能层对器件I-V特性和EL光谱的影响。结果显示,在EL光谱中的905,1 064,1 340 nm处均观察到了荧光发射,分别对应于Nd3+的4F3/2→4I9/2、4F3/2→4I11/2和4F3/2→4I13/2能级跃迁。与参考器件对比分析认为,PEDOT∶PSS高的导电性降低了器件的串联电阻,增大了器件的工作电流;PVK与PEDOT∶PSS共同降低了空穴的注入势垒,实现了Ndq3发光层区域的载流子的注入平衡并改善了器件的发射强度。此外,PVK有效降低了ITO电极表面粗糙度,也是器件性能提高的原因之一。     

NiO_x作为空穴传输层对有机太阳能电池光吸收的影响

基于多层膜系模型的传输矩阵方法、麦克斯韦方程和光子吸收方程,研究了NiOx作为替代3,4-乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)的空穴传输材料对聚3-己噻吩(P3HT)和富勒烯衍生物([6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester,PC61BM)共混体异质结有机太阳能电池器件内部光电场分布和光吸收特性的影响.分别制备了以NiOx和PEDOT:PSS为空穴传输层,P3HT:PCBM为活性层的有机太阳能电池,并通过数值模拟的方法比较了NiOx和PEDOT:PSS两种空穴传输材料对器件光伏特性的影响.结果表明:10 nm的NiOx空穴传输层器件比40 nm的PEDOT:PSS器件获得了更大的短路电流和填充因子,并具有更高的能量转化效率.     

基于液体基质材料的有机电致发光器件的制备及性能分析

利用液体基质材料9-(2-ethylhexyl)carbazole(EHCz)掺杂有机染料分子5,6,11,12-tetraphenyl-nathacene(rubrene)制备了具有液体发光层的有机电致发光器件,其结构为:ITO/PEDOT:PSS/EH Cz:rubrene/Cs2CO3/ITO,PEDOT:PSS...     

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。     

微纳光栅结构增强聚合物太阳能电池光吸收的研究

基于共轭聚合物给体材料P3HT和富勒烯衍生物受体材料PCBM共混的体异质结结构的聚合物太阳能电池,因其空穴载流子迁移率低而限制了P3HT:PCBM功能层厚度,从而影响了器件对入射光的吸收.在聚合物功能层表面引入微纳光栅结构可以使器件内电场重新分布并改善器件的光吸收.本文基于时域有限差分方法仿真得到了光栅周期为1μm,占空比为0.5以及入射波长分别为500和700 nm时二维器件内光电场分布;并基于严格耦合波分析方法计算得到了不同光栅深度和光栅占空比的器件光吸收.理论分析表明:插入微纳光栅结构后,由于光栅衍射增强作用使器件内出现了光聚焦现象;当占空比为0.5时,光栅深度为10 nm的器件在入射波长为512 nm时,器件光学吸收增加了4.2%.基于聚二甲基硅氧烷的微压印技术,制备了微纳光栅结构聚合物太阳能,器件结构为ITO/PEDOT:PSS光栅层/P3HT:PCBM/LiF/Al.该器件与平板器件的性能对比实验证实,通过在PEDOT:PSS上引入微纳光栅结构,器件能量转化效率增加了31%.