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新型光电聚合物特性研究

孙剑渊  
【摘要】: 近年来,有机光电子领域发展迅速,在这其中,有机光伏电池和有机电致发光器件正得到越来越多的关注和研究。与传统的无机光伏电池相比,有机光伏电池具有制作工艺简单,成本低廉和易在柔性基板上大面积成膜等优点,虽然目前的能量转换效率还比较低,但有望在不久的将来达到实用化水平,另一方面,有机材料的发光谱带较宽,制备过程简单,在电致发光领域也有着重要的应用前景。 本文将两种新型光电聚合物聚对苯撑N-对丁基苯基N,N-二对乙烯基撑苯基胺(PNB)和聚对苯撑N-对丁基苯基N,N-氰二对乙烯基撑苯基胺(PNP)作为研究对象,从薄膜制备着手,制作了相应的器件,着重研究其光电特性。研究发现,ITO/PNB/Al和ITO/PNP/Al单层器件在单色光照射下表现有光伏响应,开路电压分别为0.3 V和0.8 V。研究中还发现,ITO/PNB/Al器件在正向偏压驱动下还具有绿色电致发光特性,电致发光的启亮电压为6 V。实验表明该类材料可能具有不同的激发中心导致复合和解离两种过程的竞争,在这两种机制相互制约的过程中抑制了器件的光伏和发光性能。 进一步将PNB与酞箐铜或苝的衍生物制成双层结构器件,采用循环伏安法测得PNB材料的HOMO和LUMO能级分别位于-5.18 eV和-2.75 eV。双层器件ITO/PNB/CuPc/Al,ITO/CuPc/PNB/Al,ITO/PNB/PTCDI-C13/Al的开路电压相比单层分别提高为0.6 V,0.8 V和0.4 V,相应的短路电流也有所提高。比较器件在紫外可见区域的光电流谱和吸收光谱可知,激子能够在双层器件中更有效地解离并传输到达对电极形成光电流。


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