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在过去的三十年里,研究工作者合成和研制出众多导电共聚物,其中PEDOT就是一种比较成功的聚合物导电材料,并广泛用于各种电子器件中。它与其他同样功能的聚合物材料相比有自己的特点:具有较低的氧化电势;适中的禁带宽度;具有稳定的氧化态。此外,无论通过化学方法还是电化学方法制备的氧化PEDOT都具有较高的电导率(400-600S/cm),当制备成为氧化薄膜时,具有较高的透明度。但是PEDOT是一种难溶的聚合物,这一缺陷严重影响了PEDOT的应用。然而,将PEDOT与水溶高分子电解质PSS聚合掺杂后,这一缺陷可以被克服,从而产生一种水溶聚合物PEDOT:PSS。作为聚合物发光二极管(PLEDs)中普遍使用的一种空穴传输层,PEDOT:PSS对提高器件的性能具有重要意义,而它的化学组份和材料掺杂状态将直接影响到它的导电性能,从而影响到PLEDs的工作性能,由此可见,一种能够有效和灵敏分析PEDOT:PSS的化学结构和掺杂状态的方法很有应用价值。
喇曼光谱技术作为一种无损测量手段,在过去的几十年里遍及材料科学,化学,物理学,生物学,医学和环境科学等众多科学领域。我们使用的显微共焦喇曼光谱仪,可以提供微米数量级精度的化学和结构方面的信息,不但可以进行样品表面的化学结构信息分析,还可以在纵深方向上进行测量,能够得到物质材料表面以下不同深度的结构信息;喇曼光谱的激发波长具有可选择性,由此可以通过选择波长来避免荧光对喇曼光谱信号的影响;特别是,通过适当选择波长,可以利用喇曼光谱的共振增强效应,由此提高光谱信号的信噪比,这是红外光谱所不具有的特点和优势。
本文通过共振喇曼光谱方法分别对PEDOT:PSS掺杂和去掺杂状态进行了详细分析。实验结果发现,去掺杂的PEDOT:PSS由于其在激发波长附近的吸收增强而引起了共振效应,喇曼信号得到大幅度增强,表明,以633nm(He-Ne)激光为激发波长的喇曼光谱是研究PEDOT:PSS掺杂状态的有效方法。此外,显微喇曼光谱也是分析聚合物发光二极管器件内各层材料的有效手段。