【摘 要】
：
有机光电探测器在军事、科研和民用等领域表现出巨大的应用潜力,在近二十年得到了飞速的发展,但其综合性能仍未达到商业化应用要求。通过调控电荷陷阱的空间分布获得高性能的有机光电探测器是近年来的研究热点。在有机光敏晶体管中,电荷陷阱可能分布于活性层、电极界面以及导电沟道的缺陷态中,本论文以与这三个空间位置相对应的给受体界面、活性层/电极界面和介电层/活性层界面为研究主线,在经典光伏材料PffBT4T-2O
论文部分内容阅读
有机光电探测器在军事、科研和民用等领域表现出巨大的应用潜力,在近二十年得到了飞速的发展,但其综合性能仍未达到商业化应用要求。通过调控电荷陷阱的空间分布获得高性能的有机光电探测器是近年来的研究热点。在有机光敏晶体管中,电荷陷阱可能分布于活性层、电极界面以及导电沟道的缺陷态中,本论文以与这三个空间位置相对应的给受体界面、活性层/电极界面和介电层/活性层界面为研究主线,在经典光伏材料PffBT4T-2OD/PC61BM体系中,分析并优化相应界面层的结构和电荷传输过程,探索提升有机光电探测器的综合性能的可行方法。主要研究工作有以下三部分:1、利用PffBT4T-2OD和PC61BM形成本体异质结结构的活性层,获得具有高光探测性能的有机光敏晶体管。首先,比较了不含本体异质结结构和给受体比为5:1时器件的性能,电子受体材料的引入促进了空穴的注入和激子的解离,在光照表现出更大的开启电压漂移和光电流,从而获得高达637.8 A·W-1的响应度和8.6×1015Jones的比探测率(VG=2V,0.011 m W·cm-2@702 nm)。进一步提升PC61BM含量,调控载流子的复合过程,有机光敏晶体管的响应速率加快,当给受体比为1:2时,器件的上升时间和下降时间分别下降至4.6 ms和7.1 ms。2、不同电极及界面缓冲层对活性层/源漏电极间载流子传输的影响。不同金属电极的器件性能,在有无PC61BM受体时表现出明显的差异。对于不含PC61BM的器件,载流子传输和复合只发生在PffBT4T-2OD中,Au电极器件相较Ag电极器件具有更低的空穴注入势垒,因而在相同条件下光电流更大,器件性能更优异。但当活性层中掺入PC61BM后,载流子复合会同时发生在PffBT4T-2OD和PC61BM中,降低活性层中自由空穴密度,使Au电极器件的低注入势垒优势不再明显。这也证明了本体异质结中的受体提供了体系主要的电荷存储和光电倍增效应。进一步在源漏电极和活性层之间插入界面缓冲层PFN-Br,形成界面偶极,使开启电压漂移,从而影响光敏晶体管的性能。3、介电层表面性质对于有机光敏晶体管光探测性能的影响。首先以PMMA为例,证明了在Si O2“双介电层”结构中,介电性能主要来源于电容更小的Si O2,修饰介电层的厚度对器件性能影响较小。进一步比较不同介电层材料性质的差异,综合考虑介电常数和表面成膜性,在以PS为介电层的结构中获得了最佳的性能,响应度和比探测率分别2912.2 A·W-1和2.6×1016Jones(VG=0.5V,0.011 m W·cm-2@702 nm)。
其他文献
近年来,钙钛矿太阳电池技术发展迅速,其最高的能量转换效率已经接近26%。在钙钛矿太阳电池器件中空穴传输材料是重要组成部分之一。目前2,2,7,7-四[N,N-二（4-甲氧基苯基）氨基]-9,9-螺二芴（Spiro-OMe TAD）是应用最广泛的小分子空穴传输材料。然而,Spiro-OMe TAD合成繁琐、成本较高,且需要引入掺杂剂来增加其空穴迁移率。掺杂剂的引入会促进离子迁移和增加空穴传输层的吸湿
氢作为一种高效、清洁、可再生的新型能源日益引起人们关注,但安全高效的氢储存和运输仍然是一个巨大的挑战。在众多固态储氢材料中,Mg因其成本低、来源丰富、可逆储氢量高达7.6 wt.%等优点,被认为是一种极具开发价值的材料。然而,较高的反应温度（＞573 K）和缓慢的吸脱氢动力学（Ea＞120 k J/mol）限制它的实际应用。目前主要通过合金化、纳米化、添加催化剂等方法结合来改善Mg的储氢性能。薄膜
随着科技发展,橡胶制品被广泛应用于医疗、交通、建筑、航空等各个领域,人们对橡胶材料的性能要求也日益提高。然而,传统的橡胶助剂很多来源于石油基化合物,存在不可再生、成本高以及污染环境等问题。因此,研究开发经济环保可再生的生物质橡胶助剂以替代传统石油基橡胶助剂是目前橡胶行业发展的重要课题之一。小分子橡胶加工助剂耐迁移性较差,稳定性不高,在使用过程中易与橡胶防老剂、促进剂等互溶,因而很容易迁移到橡胶的表
壳聚糖来源广泛、储量丰富,具备独特的物理、化学和生物学性质,是十分优异的可再生生物质材料,但由于极性较大等问题,在橡胶领域的应用受到限制。二氧化硅是橡胶常用的补强填料,同样因为极性较大,在应用到橡胶复合材料前通常需要进行改性处理。目前工业常用橡胶防老剂大多是小分子化合物,在高温、真空及接触溶剂等恶劣的环境下,小分子防老剂易发生迁移、挥发及被抽提等现象,造成防护效果的下降。负载型橡胶防老剂是通过化学
由于具有独特的润湿性,超疏水表面在油水分离、自清洁、减阻、除冰等领域展现出巨大的应用前景。然而,随着现代工业的不断发展,单一功能的超疏水材料难以满足其在复杂乳液分离、无人驱动、传感器、光催化降解等新兴领域或严苛工作环境下的需求。因此,将超疏水性与可驱动性、导电性、非对称浸润性等功能相结合,对拓宽超疏水材料的应用范围具有重要的意义。基于此,本课题采用简单高效的方法制备了不同的功能性超疏水膜,并将其用
近年来,多孔地聚合物以其多孔结构和大比表面积的特点,在轻质材料、膜、耐热材料、催化剂载体、吸附过滤等领域被广泛研究。但由于常规的制备多孔地聚合物的方法,如:直接发泡法、乳液模板法、增材制造等,存在孔结构不可预测和设计、孔形式单一、孔结构调控困难等问题,虽然多孔地聚合物已展现出多功能的特性,但与其它多孔材料相比还存在明显差距。冰模板法作为一种制备多孔材料的理想方法,制备过程简单且能对材料的孔结构进行
锂离子电池易燃易爆的缺点越来越受到关注,亟需寻找新的可替代储能体系,其中水系锌离子电池（Aqueous Zinc-Ion Batteries,AZIBs）得益于优异的安全性能和低成本而具有广泛的应用前景。锌金属自然资源储量丰富,工业生产成本低,物理化学性质稳定,因此AZIBs被认为是最有希望应用于大型储能领域的体系。然而,锌负极面临着许多问题,主要包含以下几个方面:（1）锌在沉积/剥离过程中,由于
根据电子基态的不同,有机半导体可划分为“闭壳”和“开壳”两种类型。其中,“开壳”的自由基半导体分子是一类特殊的有机化合物。它们的分子结构中含有一个或者多个未成对电子,具有独特的理化性质。在有机光电、磁学、储能、光热转换、生物诊疗和自旋电子学等诸多领域展现出应用潜力。然而,“开壳”自由基的未配对电子的存在,使其具有高度的动力学以及热力学不稳定性。良好的稳定性是实现自由基功能化应用的前提。在过去近三十
聚合物的优异性能使其在各个领域都得到了广泛应用,但由于其阻燃性能较弱,容易引发火灾。因此,对聚合物进行阻燃改性有着重要的意义。阻燃剂是提高聚合物阻燃性能的主要方式之一。卤系阻燃剂的阻燃效果好且与聚合物相容性佳,但由于其具有生物富集性以及燃烧会产生有害物质。因此,无卤阻燃剂成为未来发展的重点,无卤阻燃剂主要包括无机氢氧化物、磷系、氮系、硼系和硅系等。红磷（RP）是常见的磷系阻燃剂,其虽具有好的阻燃性
近十几年来,自修复材料因其能够自发修复自身损伤,延长材料使用寿命受到了广泛的关注,人们对自修复材料修复方法、过程和机理进行了深入的研究并取得了较大的进展。如何将自修复功能与材料的功能性相结合,拓宽自修复材料的应用领域逐渐成为人们关注的焦点。基于将自修复材料功能化的目标,本文分别制备了高强高韧的透明室温自修复聚氨酯弹性体和超疏水光固化自修复环氧丙烯酸涂层,并对其结构与性能之间的关系进行了详细的阐述,