近红外有机共轭聚合物结构与光电二极管性能关系研究

来源 :电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xllq
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
有机光电探测器(OPD)具有可在柔性衬底上加工、易大面积制备、低成本等优势,在军事、工业和生活中都有巨大的应用潜力。经典的有机光电探测器多采用二极管结构,其器件由阴极/电子传输层/活性层/空穴传输层/阳极组成。其中,活性层作为光电信号转换的场所,通常由给体材料与受体材料共混得到。因此,给体和受体光敏材料是决定OPD性能的核心因素,这一点在近红外OPD的研究中更为突出。尤其是探测光谱范围超过1μm的近红外光敏材料,是近年来近红外OPD材料研究的热点。近红外聚合物给体材料一直是近红外OPD研究的核心材料,为实现400 nm-1.5μm的光谱吸收,需要显著降低聚合物带隙。窄带隙近红外聚合物材料的设计需要综合考虑分子的能级、带隙、吸收系数、结晶性、分相行为、溶解度、成膜性以及与受体材料的匹配问题。此外,稳定性对于窄带隙材料也较为关键,需要仔细考量。受限于上述难题,近红外聚合物给体材料在光谱拓展和性能提升方面难以兼顾,近年来并无明显进步。本文通过优选结构单元,优化主链结构、对侧链修饰等多种方式来设计调整共轭聚合物材料的特性,使其满足近红外OPD的各项需求。主要内容及结论如下:(1)设计并合成了共轭给体聚合物PTQ4T-2F,选用PC60BM作为受体制备有机光电探测器进行测试及表征。聚合物PTQ4T-2F具有良好的热性能,最低未占据轨道(LUMO)能级为-3.83 e V,最高已占据轨道(HOMO)能级为-4.85 e V,吸收光谱范围超过1400 nm,光学带隙低于0.89 e V。受限于该聚合物较低的溶解度,器件的光电性能并未达到优异的水平。(2)基于聚合物PTQ4T-2F存在的溶解度问题,设计并合成了共轭给体聚合物PTQIDT,同样选用PC60BM作为受体制备有机光电探测器进行测试及表征。设计目的主要是改善溶解度以适应器件工艺优化,提升LUMO能级以实现更好的激子解离。测试结果表明,聚合物PTQIDT的热性能良好,溶解度得到较大改善,LUMO能级为-3.73 e V,HOMO能级为-4.93 e V,吸收光谱范围可以达到1200 nm,光学带隙为1.03 e V。制备的OPD在暗电流抑制、空穴迁移率和激子解离效率等方面都有较大的改善,光电性能也优于PTQ4T-2F体系。
其他文献
在“国际国内双循环”的新发展格局下,国内企业为了能够适应经济转型,实现优化自身资源配置、扩大经营范围以维持可持续发展的目标,更多的选择并购重组方式获取企业发展资源。并购交易完成的关键因素在于确定合理交易定价,但随着国内并购重组总额和宗数快速增长、并购市场活跃程度提高,出现了部分并购重组评估值与交易定价差异率比较大的典型案例,较高差异率威胁着资本市场稳定发展的问题越发受到关注,造成二者之间差异的影响
学位
随着近年来新兴的集成电路、电子信息的高速发展,微机械加工技术的加工精度也得到了很大的提高,集成化的微流体装置也大量出现。自上个世纪50年代以来,出现了使用小液滴来分隔反应的基本思想,借助液滴微流控技术,使用液滴作为单元来执行常规实验室操作,并可以同时进行大量的数据分析。因此,液滴数字微流控有很重要的研究和实用价值,基于液滴的微流体设备也被广泛用于各种应用,它们使用微液滴作为反应装置进行高效混合。在
学位
现代工程的发展日新月异,为提升复杂工程系统的安全性,考虑多源不确定性的多学科设计优化(Multidisciplinary Design Optimization,MDO)已成为研究焦点之一。本文针对考虑随机与区间不确定性的设计优化,推导了用功能测度法(Performance Measure Approach,PMA)表示的多学科可靠性设计优化(Reliability based Multidisc
学位
Ⅳ-Ⅵ族化合物构成的半导体,具有较窄的带隙宽度,在上世纪30年代就已经被人们所关注与研究,如Pb S、Pb Se和Pb Te等等。低维材料作为一种新型材料在上世纪80年代被发现,因为其独特的量子效应而备受关注。其中量子点(Quantum dots,QDs)作为一种零维材料,具有的量子效应更加显著,因此被广泛应用于光电探测器、生物标记、太阳能电池和发光二极管等领域中。并且随着对量子点制备方法的研究,
学位
有机图像传感器是一种新型图像传感器,它在动态范围、响应速度、光谱响应范围等方面具有独特的优势。针对有机图像传感器响应速度快的特点,快照式读出电路能够更好地发挥其性能。本论文基于CSMC 0.18μm工艺,对有机图像传感器快照式读出电路进行了研究与设计。主要技术指标为:阵列大小320×240,像素大小50μm×50μm,帧频60 Hz,输出数字信号14 bit。电路采用快照式积分的方式,在像素内完成
学位
二氧化钒(VO2)在68℃(340 K)附近会发生由低温时的单斜相(M)半导体态到高温时的四方相(R)金属态的可逆相变,结构变化的同时电学、光学和磁学等物理性质也会发生突变,是一种具有独特相变特性的功能材料。近年来,对VO2基薄膜智能窗的研究正在飞速发展。目前,VO2基智能窗的实际应用主要还面临两大问题:(1)较高的可见光透过率(Tlum)和较高的太阳光调制效率(ΔTsol)不能同时实现;(2)相
学位
当今世界经济发展、变革的进程加快,全球气候面临着巨大的威胁。大量的二氧化碳排放造成全球气候变暖,极大地增加了全球干旱和洪涝等自然灾害发生的概率。为了更好地解决温室效应的问题从而降低大气中二氧化碳浓度,中国在第七十五届联合国大会中提出,力争将二氧化碳排放于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。通过森林的固碳能力降低大气中的二氧化碳浓度是实现碳中和的重要途径之一,所以在“双碳”的背景下
学位
专利权质押融资为我国的中小企业提供了一个融资途径,可以在一定程度上有效地减少企业的资金压力。“十三五”以来,我国专利权质押融资金额从560亿增加到了1558亿元,企业运用专利权进行融资的活动逐渐增多,这说明我国专利权的重要性和盈利能力越来越受到企业的关注。但是由于评估体系不成熟、评估理论缺乏权威性,我国的专利权质押融资活动一直处于探索阶段,没有得到广泛的推广。因此在资产评估领域中,对处于质押融资情
学位
家族企业是中国民营企业中的主要构成部分,随着“家族”和“企业”间关系的不断加深,虽然家族企业中有成员高度信赖团结、经营代理成本极低等优势,但是也出现了内部信息不公开、裙带主义严重等问题。在企业的发展过程中,家族涉入是一把集利弊于一身的“双刃剑”,优势体现在家族权力涉入有助于凝聚家族成员情感,使得企业整体目标一致,而劣势则是家族涉入程度过高会提高企业整体的封闭性,从而加大企业对外部资源的利用难度。同
学位
随着时代的发展,红外热像仪在军事、医疗、安防、交通、电力等各领域得到广泛的应用,因此红外热像仪性能参数的精准测试与评估对于红外热像仪的发展具有重大意义。对于红外热像仪部分性能参数主观测试误差较大的问题,本文针对各参数分别设计了自动测试方法,设计并搭建了高精度红外热像仪自动测试系统以消除人为测试引入的主观误差,具体研究内容如下:(1)介绍了红外热像仪的成像原理及主要性能参数的测试理论基础,并讨论了最
学位