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相比于传统的无机半导体材料，有机半导体材料具有成本低，污染小，易制备，柔性薄膜器件等众多优点。但是，限制有机半导体材料应用的最大问题在于有机半导体材料的载流子迁移率过低。而低的载流子迁移率会显著降低器件光电转换效率，从而大大限制了其应用。所以，提高有机材料的电荷传输效率就成了有机光电子学发展的关键所在。采用有机半导体材料的共混体系构造异质结结构是解决上述问题的有效途径。而时间分辨光谱学是理解一些关键光物理过程的关键工具。主要光物理学过程包括能量转移、电荷的产生、传输、复合和分离等。本论文主要基于小分子材料苝N,N9-bis(1-ethylpropyl)-3,4,9,10-perylenebis(dicarboximide)(EPPTC)和聚芴衍生物Poly(9,9’-dioctylfluorene-co-benzothiadiazole)(F8BT)的混合物。主要利用稳态和瞬态光谱学，以及显微表征技术，研究混合物形成的相异质结结构中的光物理学和光电子学特性。利用混合物薄膜制备了光伏器件，研究不同退火温度和不同配比下的光电转换效率。改变退火温度和配比浓度目的在于调制混合物中的相分离特性、表面形貌以及小分子的结晶特性。本论文的结构安排如下：1.利用原子力显微技术研究了退火温度和配比浓度对F8BT:EPPTC共混体系表面形貌特征的影响。实际上，退火温度和配比浓度实际上改变了两种分子的相分离特性和小分子的结晶特性。2.研究了F8BT:EPPTC共混体系的光谱学响应特性。表征了不同配比和不同退火温度下共混体系的吸收和发射光谱。同时，提高退火温度和小分子EPPTC的浓度，可以加强EPPTC的结晶特性。3.系统研究了基于小分子掺杂高分子材料的光伏器件的外量子效率对退火温度和浓度配比的依赖关系。结果发现改变退火温度和配比可以有效地揭示有机异质结结构中的光物理学特性并优化光伏器件的光电子学特性。