论文部分内容阅读
第三次工业革命以来，信息产业和能源产业的迅速发展使得以硅和氮化镓为代表的无机半导体行业取得了很大的突破。然而，无机半导体器件的制作工艺复杂、设备昂贵等缺点制约着其进一步的发展。二十世纪七十年代导电聚合物的发现拉开了有机半导体材料与器件研究的序幕。有机半导体因其易合成、成本低廉、质量轻等优点受到了人们的青睐。近年来，有机半导体材料及其器件的实用化进程慢慢加快，特别随着有机发光二极管（OLED）、有机太阳能电池（OPV）的研究越来越深入，需要进一步提高有机半导体材料及器件的光电特性，以满足人们对光电子器件的更大需求。其中，提高界面载流子注入或者抽取效率一直是业界研究的热点。而界面载流子的注入或抽取效率最主要的是受界面势垒的影响。本论文主要研究有机光电器件的电极界面调控和修饰。通过对电极界面调控和修饰使得电极的功函数和有机层的最高能级占有轨道（HOMO）或者最低能级占有轨道（LUMO）相匹配,通过减少界面势垒来提高界面载流子的注入或者抽取效率，最终改善有机光电器件的性能。主要包括三方面内容：（1）在器件的阳极修饰中，在氧化铟锡（ITO）电极表面热蒸镀一层数纳米厚的氯化铟，提高了ITO的功函数，使其从4.63eV提高到5.47eV。将其应用到小分子有机太阳能电池中，因为表面强烈的偶极作用，能改变有机染料酞菁铜CuPc的分子排列取向，导致有机染料分子对光的吸收提高了30%。最终使有机太阳能电池的能量转化效率提高了30%。（2）石墨烯可以被用作透明导电电极，但是单层石墨烯的方块电阻高达600/sq,而且功函数只有4.30eV。通过在石墨烯表面覆盖氧化钛（TiOx）和PEDOT:PSS（聚（3，4-乙二氧基噻吩-聚苯乙烯磺酸盐），石墨烯的方块电阻降至86/sq，同时功函数提高到了5.12eV。进一步在以石墨烯复合透明导电电极的玻璃基板上制备了OLED器件，取得了和以ITO为电极的OLED器件的几乎同等的效率。（3）在器件的阴极修饰中，氧化锌是常用的修饰ITO的电子注入材料。我们推出了一步法合成[Zn(NH3)X](OH)2前驱体溶液的方法。这个方法工艺简单，成本低廉，形成的氧化锌纳米薄膜中不含有任何有机杂质，退火温度较低，是理想的ITO阴极修饰材料，在这个基础上，我们制备了基于P3HT:ICBA的聚合物太阳能电池，效率高达4.5%。