有機(jī)小分子半導(dǎo)體薄膜的制備與光電性質(zhì).pdf

1、酞菁類(Pc)和花酰亞胺類(PDI)有機(jī)小分子半導(dǎo)體具有優(yōu)良的光熱穩(wěn)定性，其分別作為空穴和電子傳導(dǎo)材料，在現(xiàn)代有機(jī)光電功能器件的應(yīng)用中具有重要作用。但從目前的研究來看，制約其應(yīng)用發(fā)展的主要因素是：剛性分子結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的難溶解性；低成本且簡單易控的成膜方法的欠缺；體系中光物理過程研究的不成熟性。本論文針對這些問題主要研究了如下內(nèi)容：
　　 (1)合成了電子給體-受體(D-A)結(jié)構(gòu)的三苯胺(TPA)類空穴傳導(dǎo)材料，4，7-二(4-三苯胺

2、基)-2，1，3-苯并噻二唑(TBT)，研究了其與三氟乙酸(TFA)的質(zhì)子化反應(yīng)，并提出了質(zhì)子化-電沉積法(PED)的TBT薄膜制備方法，探討了成膜機(jī)理。制得的薄膜由直徑可控(20～200 nm)的納米球緊密排列組成。與旋涂法得到的TBT薄膜相比，PED法制備的薄膜不僅具有較高的結(jié)晶度，而且還具有相對較窄的帶隙，表明該法可以得到良好空穴傳導(dǎo)性質(zhì)的TPA類結(jié)晶薄膜。
　　 (2)在-0.4～-3.0 V的低電壓范圍內(nèi)和低的TFA相

3、對含量條件下，利用PED法制備得到了形貌可控的納米線、納米棒及微米帶結(jié)構(gòu)的CuPc薄膜。發(fā)現(xiàn)在70℃的沉積溫度下CuPc能夠形成規(guī)整的超長納米線，進(jìn)而研究了這種超長納米線的形成過程。
　　 (3)利用質(zhì)子化-共電沉積(PCD)的方法制備了TBT：CuPc的本體異質(zhì)結(jié)薄膜。在此共電沉積的過程中，TBT與CuPc影響了彼此的結(jié)晶行為。復(fù)合薄膜形貌受組分相對含量及沉積時間控制。從TBT的相對摩爾百分含量(TBT％)為70％的TBT：C

4、uPc混合溶液中沉積得到的復(fù)合薄膜具有納米線與納米球的雙連續(xù)互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。根據(jù)薄膜的吸收和發(fā)射光譜以及分子能級的匹配性，推測在TBT/CuPc異質(zhì)結(jié)界面能夠發(fā)生分子間能量和光誘導(dǎo)電荷轉(zhuǎn)移，后者可由從TBT％=50％和70％的TBT：CuPc混合溶液中得到的復(fù)合薄膜存在強(qiáng)的表面光電壓(SPV)增強(qiáng)效應(yīng)得到證明。
　　 (4)研究了N，N’-二(4-甲氧基芐基)-3，4，9，10-苝四羧酸酰亞胺(PDI-32)和N，N’-二(4-乙

5、氧基苯基)-3，4，9，10-苝四羧酸酰亞胺(PDI-123)這兩種PDI衍生物與水合肼(HZH)的還原反應(yīng)，并在此基礎(chǔ)上分別利用陰離子自由基.電沉積法(AED)和陰離子自由基-共電沉積法(ACD)制備得到了兩種PDI的單一和共混復(fù)合薄膜。AED薄膜形貌及分子聚集態(tài)受DMF溶液中PDI溶解程度大小影響，而此溶解程度除了與HZH加入量有關(guān)外，還受體系存放時間的影響。另外，薄膜的SPV性質(zhì)表明，PDI-123的納米顆粒薄膜由于其納米粒子的表

6、面態(tài)及表面O2吸收作用，使得其較PDI-32的納米帶/棒薄膜具有更強(qiáng)的光電壓響應(yīng)。PDI-32：PDI-123復(fù)合薄膜在600～700 nm和330～425 nm的吸收帶均呈現(xiàn)出光電壓增強(qiáng)效應(yīng)，前者歸因于PDI-123納米粒子的表面態(tài)和表面吸附作用使與之相鄰的PDI-32分子中的光生激子解離效率提高，而后者為這種表面態(tài)和表面吸附與分子間的光誘導(dǎo)電荷轉(zhuǎn)移共同作用的結(jié)果。
　　 (5)基于對TBT和CuPc的PED，及PDI的AED

7、薄膜制備方法的研究，采用逐層電沉積法制備了p/n型的雙層異質(zhì)結(jié)薄膜：TBT/PDI-32，TBT/PDI-123，CuPc/PDI-32，CuPc/PDI-123，TBT：CuPc/PDI-32和CuPc/PDI-32：PDI-123。此類雙層膜中呈現(xiàn)的SPV增強(qiáng)效應(yīng)說明在異質(zhì)結(jié)界面存在分子間的光誘導(dǎo)電荷轉(zhuǎn)移作用。且此電荷轉(zhuǎn)移作用對不同類型的光生激子的解離具有不同的影響方式，導(dǎo)致雙層膜之間的SPV增強(qiáng)效應(yīng)具有互補(bǔ)性。另外，對于含有本體復(fù)