導電聚合物-無機納米晶復合材料及器件的制備與表征.pdf

1、紅外材料與器件在光纖通訊、熱成像、生物成像以及太陽電池等領域有重要而廣泛的應用。關于導電聚合物/無機量子點紅外復合材料與器件的研究在國內外還剛剛起步,而且器件的性能都比較低。研究復合材料中的能量轉移以及器件中載流子的輸運等問題,可以為如何提高材料的發(fā)光效率以及光伏性能提供物理依據。本研究制備了MEH-PPV/PbS、InP量子點近紅外復合材料,并首次成功制備了A1/MEH-PPV(InP)/ITO可見-近紅外光探測二極管。利用準原位透射

2、光譜、準原位熒光光譜等手段,成功觀測到從MEH-PPV到PbS量子點的Dexter能量轉移率隨量子點粒徑的變化,并且證明了光學禁止躍遷對Dexter能量轉移過程的影響。利用自行設計并構建的渡越時間測量系統(tǒng),研究了A1/MEH-PPV(InP)/ITO二極管中的載流子遷移率。本研究主要內容如下：
　　 ⑴發(fā)展了在導電聚合物MEH-PPV中直接低溫合成PbS量子點的新工藝,并且可以通過控制反應時間等方法來調節(jié)量子點的粒徑大小和分布。

3、70℃下,在MEH-PPV甲苯溶液中,直接復合了直徑在2.5nm～3nm的PbS小量子點。通過對一系列具有不同粒徑PbS量子點復合材料的準原位吸收譜和光致發(fā)光譜(PL)分析,我們發(fā)現,隨量子點粒徑的增大,MEH-PPV的PL強度經歷了一個逐漸減小再逐漸增大然后又逐漸減小的過程。PbS量子點直徑為2.65nm時,PL強度出現極大值。結合對PbS量子點能級結構的理論計算,我們發(fā)現,當量子點粒徑為2.65 nm時,量子點激子基態(tài)和第一光學禁止

4、躍遷與MEH-PPV的發(fā)射譜之間的交疊最小,引起了最小的能量轉移率。這一發(fā)現有助于理解聚合物-量子點復合材料器件的工作特性。
　　 ⑵設計了用于監(jiān)測PbS納米晶生長的原位透射光譜系統(tǒng)。在水相合成中,如加入SDS,會生成PbS納米線,否則只形成PbS納米點。我們發(fā)現,在其他反應條件相同的情況下,隨著反應的進行,PbS納米點的吸收峰波長比PbS納米線的紅移快得多。由于納米線的吸收峰波長是由納米線的橫向尺寸限制決定的,該現象的發(fā)現直接

5、證明了:在PbS納米線生長過程中,在納米線的縱向上的生長速率比橫向的快。
　　 ⑶雖然CdS,PbS,PbSe等納米晶的合成技術比較成熟,但這些材料中含有有毒元素,有必要開發(fā)出環(huán)境友好型材料。為此,我們選擇了InP。采用有機相高溫合成技術,我們成功制備了InP量子點,并且用ZnS對InP量子點進行包裹,以提高量子點的發(fā)光效率。將InP量子點與MEH-PPV復合后,加工出結構為ITO/MEH-PPV(InP)/A1光探測二極管。器