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【6h】

各向异性P3HT及P3HT/PCBM薄膜的制备及性能研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 导电聚合物

1.1.1 导电聚合物的概述

1.1.2 导电聚合物的合成

1.1.3 导电聚合物的电导率与掺杂

1.2 界面作用对聚合物薄膜的影响

1.2.1 聚合物材料界面理论

1.2.2 基底材料对聚合物薄膜结晶行为的影响

1.2.3 基底材料对聚合物薄膜相分离行为的影响

1.2.4 取向基底材料对聚合物薄膜的影响

1.3 P3HT/PCBM结构及性质研究

1.3.1 P3HT的结构形态研究

1.3.2 P3HT/PCBM混溶性与扩散性

1.3.3 P3HT/PCBM热处理形貌

1.3.4 P3HT/PCBM溶剂蒸汽退火形貌

1.4 本课题的主要内容和创新点

第二章 高度取向的PE薄膜诱导P3HT的各向异性

2.1 前言

2.2 样品的制备及表征

2.2.1 样品的制备

2.2.2 样品的测试与表征

2.3 结果与讨论

2.3.1 偏光显微镜(POM)表征

2.3.2原子力显微镜(AFM)表征

2.3.3 透射电子显微镜(TEM)表征

2.3.4 电导率表征

2.4 本章小结

第三章 不同基底对P3HT/PCBM共混薄膜结构形态的影响

3.1 前言

3.2 实验部分

3.2.1 实验仪器及实验材料

3.2.2 不同基底上聚合物薄膜的制备

3.2.3 测试与表征

3.3 结果与讨论

3.3.1 偏光显微镜(POM)表征

3.3.2 原子力显微镜(AFM)表征

3.3.3 X射线光电子能谱(XPS)表征

3.3.4 二维掠入射广角XRD(GIXRD)

3.3.5 不同基底的表面能的表征

3.3.6 偏振拉曼表征(Polarized-Raman)

3.3.7 紫外可见分光光度计(UV)表征

3.3.8 偏振荧光(Polarized-fluorescence)表征

3.4 本章小结

第四章 结论

参考文献

研究成果及发表的学术论文

致谢

作者与导师简介

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摘要

导电聚合物薄膜广泛用于许多领域,如有机电子材料,传感器材料,光电转换材料等等。而导电聚合物薄膜的性能与其在表面和界面结构密切相关,因此调控导电聚合物薄膜的表面及界面结构是优化其性能的一个重要方法。本课题选择不同的基底结合溶剂种类和挥发速率等因素对聚3-己基噻吩(P3HT)薄膜及聚3-己基噻吩和[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(P3HT/PCBM)共混薄膜的结构进行了调控并对其相关性能进行了测试,具体分为以下两个方面:
  1.高度取向的聚乙烯(PE)基底诱导P3HT薄膜的各向异性
  采用溶液铸膜的方法,以石英和取向的PE薄膜为基底,通过改变P3HT溶液中氯仿的挥发速率,制备了不同特点的P3HT薄膜。结合偏光显微镜(POM),原子力显微镜(AFM)和半导体参数测试仪等手段对P3HT薄膜的结构,形态和性能进行了表征。结果表明:石英基底上P3HT的电导率无各向异性;PE基底上慢速挥发制得的P3HT薄膜(P3HT/PE-SE),由于PE的附生结晶作用,形成了大量c轴平行于PE薄膜的拉伸方向的side-on片晶,且P3HT的电导率具有各向异性,在平行于PE的拉伸的方向上电导率电导率最优(10±0.5Scm-1);而快速挥发制得的P3HT薄膜(P3HT/PE-FE)与石英基底上的P3HT的电导率(1.5±0.2Scm-1)所差无几。
  2.不同基底对P3HT/PCBM共混薄膜的结构形态的影响
  选用石英、PSS∶PEDOT和高度取向的PE三种基底,制备P3HT/PCBM共混薄膜。PSS∶PEDOT基底与石英基底相比,P3HT/PCBM共混薄膜结晶形貌与之相似,不同的是后者促使了P3HT face-on结构的形成。PE基底诱导共混薄膜中P3HT取向排列,并显著促进了face-on结构的形成,为调控太阳能电池活性层的给受体材料的垂直相分离提供了依据。

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