電紡制備P3HT納米纖維及其光電性能研究.pdf

1、聚噻吩衍生物P3HT屬于共軛半導(dǎo)體聚合物,電荷傳輸能力高,可達(dá)到0.192cm2V-1s-1,禁帶寬度為1.9~2.0eV,常作為電子給體材料而被廣泛應(yīng)用于光探測(cè)器、發(fā)光二級(jí)管、聚合物太陽(yáng)能電池等光伏器件中。當(dāng)與電子傳輸能力高的受體材料PCBM結(jié)合時(shí)形成本體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu),可顯著提高器件的光電性能。本文面向光探測(cè)器件應(yīng)用制備了P3HT及P3HT和PCBM共混的納米纖維,研究了其制備工藝、形貌結(jié)構(gòu)和光電性能。利用SEM、FTIR、XRD表征了

2、纖維的微觀形貌、成分和結(jié)晶度,利用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)、熒光分光光度計(jì)測(cè)試了纖維的光學(xué)性能,利用半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)量?jī)x測(cè)試了其光電性能。主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　⑴利用同軸靜電紡絲技術(shù)制備了P3HT納米纖維和P3HT/PCBM復(fù)合納米纖維,研究了聚合物溶液濃度和溶液供給速率等參數(shù)對(duì)纖維形貌的影響。SEM測(cè)試表明均勻纖維的形成要求合適的溶液濃度,對(duì)于P3HT纖維的制備溶液濃度為3％較好,制備P3HT/PCBM復(fù)合纖維時(shí)P3HT和PCBM的比

3、例固定為1:1,混合溶液中各自濃度為3%~6%(wt/v)時(shí)效果較好。紅外光譜表明混合溶液中P3HT與PCBM只是簡(jiǎn)單的機(jī)械混合而沒(méi)有發(fā)生化學(xué)變化,紫外-可見(jiàn)吸收光譜顯示復(fù)合納米纖維的吸收光譜是P3HT與PCBM纖維的線性疊加,光致發(fā)光光譜顯示P3HT/PCBM復(fù)合納米纖維的峰值位置與P3HT和PCBM的峰值位置相同,只是強(qiáng)度相對(duì)降低。
　　⑵利用退火處理改變材料的結(jié)晶結(jié)構(gòu),對(duì)復(fù)合納米纖維在50、100、150及200℃下進(jìn)行了退

4、火處理,研究了退火溫度對(duì)纖維性能的影響。SEM觀察顯示退火處理后的纖維形貌發(fā)生明顯變化,XRD結(jié)果表明退火提高了纖維的結(jié)晶度,紫外-可見(jiàn)吸收光譜表明退火可以提高纖維的光吸收率,光致發(fā)光光譜表明退火可以提高纖維的發(fā)光強(qiáng)度。綜合結(jié)果表明,纖維經(jīng)100℃退火處理后的光電性能最好。
　?、抢冒雽?dǎo)體參數(shù)測(cè)量?jī)x對(duì)器件的性能進(jìn)行測(cè)試。研究了PCBM加入前后、纖維的排列方式、聚合物溶液的濃度和退火處理對(duì)器件光電性能的影響。結(jié)果表明, P3HT/