Фотоэлектрические свойства донорно-акцепторных полимеров и полимерных нанокомпозитов

• Автор: Степаненко, Святослав Николаевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 126 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДОНОРНО-АКЦЕПТОРНЫХ ПОЛИМЕРОВ И ПОЛИМЕРНЫХ НАНОКОМПОЗИТОВ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Реальные возможности фотопреобразователей, содержащих донорно-акцепторные

полимеры и полимерные нанокомпозиты

1.2. Архитектура и принцип работы органических фотопреобразователей

1.3. Донорно-акцепторные композиты для органических фотопреобразователей

1.3.1. Фотопреобразователи слоистого типа

1.3.2. Объемный гетеропереход

1.3.3. Параметры, определяющие эффективность фотопреобразователей
1.4. Плазмонный эффект в органических фотопреобразователях
1.4.1. Представления о поверхностных плазмон-поляритонах. Терминология
1.4.2. Практическое применение плазмон-поляритонного эффекта в
фотопреобразователях
1.5. Полифенилхинолины, содержащие фрагменты карбазола или индоло[3,2-Ь]карбазола -новый перспективный класс донорно-акцепторных материалов для оптоэлектроники
1.6. Углеродные нанотрубки - перспективный материал, проявляющий исключительные
электрические, оптические, химические и механические свойства
1.6.1. Строение углеродных нанотрубок
1.6.2. Углеродные нанотрубки в электронике и фотонике
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Инструментальные методы
2.1.1. Атомно-силовая микроскопия (АСМ)
2.1.2. Интерферометрия
2.1.3. Спектрометрия
2.1.4. Рентгеноструктурный анализ на малых/больших углах рассеивания при
скользящих углах падения (С15АХ5Л31//АХ5)
2.2. Методика измерения вольтамперных характеристик (ВАХ)
2.3. Методика измерения подвижности носителей заряда времяпролетным методом (ВП)..
2.4. Методика измерения подвижности носителей заряда методом СЕНУ
2.5. Методика измерения электрофотографическим методом
2.6. Методики исследования фото- и электрофизических свойств полифенилхинолинов,
содержащих фрагменты карбазола или индоло[3,2-Ь]карбазола
2.7. Методики исследования влияния введения углеродных нанотрубок в органические
пленки

2.7.1. Структура пленок ПВК, содержащих нанотрубки
2.7.2. Подвижность носителей заряда в пленках ПВК, содержащих НТ
2.7.3. Влияние углеродных нанотрубок, модифицированных нанонастицами Ag, на фотопроводимость полимера MEH-PPV
2.8. Методики исследования введения наноразмерных частиц металлов в межслойные пространства фотоячеек
2.8.1. Влияние сверхтонкого металлического подслоя на свойства контакта полимер/подложка
2.8.2. Влияние НЧ металлов, введенных между электропроводящим и фотоактивным слоями, на эффективность фотопреобразования
ГЛАВА 3. ИЗУЧЕНИЕ ФОТО- И ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЛИФЕНИЛХИНОЛИНОВ, СОДЕРЖАЩИХ ФРАГМЕНТЫ КАРБАЗОЛА ИЛИ ИНД0Л0[3,2-Ь]КАРБА30ЛА
3.1. Оптические свойства и квантовый выход фотогенерации носителей заряда
3.2. Дрейфовая подвижность носителей заряда в ПФХ
3.3. Влияние структуры полимера ПФХ на фотоэлектрические свойства полимерного композита ПФХ-РСВМ[70]
Выводы к главе
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВВЕДЕНИЯ НАНОТРУБОК НА ОРГАНИЧЕСКИЕ ПЛЕНКИ
4.1. Структура пленок ПВК, содержащих нанотрубки
4.2. Подвижность носителей заряда в пленках ПВК, содержащих НТ
4.3. Влияние углеродных нанотрубок, модифицированных наночастицами Ag, на фотопроводимость полимера MEH-PPV
Выводы к главе
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ ЧАСТИЦ МЕТАЛЛОВ В МЕЖСЛОЙНЫХ ПРОСТРАНСТВАХ ФОТОЯЧЕЕК
5.1. Влияние сверхтонкого металлического подслоя на свойства контакта полимер/подложка.
5.2. Влияние НЧ металлов, введенных между электропроводящим и фотоактивным слоями, на эффективность фотопреобразования
Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ В РАБОТЕ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДОНОРНО-АКЦЕПТОРНЫХ ПОЛИМЕРОВ И ПОЛИМЕРНЫХ НАНОКОМПОЗИТОВ
ВВЕДЕНИЕ.
Актуальность темы. Использование органических материалов в качестве элементов электронных устройств известно давно, достаточно вспомнить начало 1950-х годов, когда возник интерес к поиску эффективных материалов для конденсаторов большой емкости. Развитие копировальной техники в 1970-х годах привело к широкому использованию в ключевых узлах этой техники полимерных материалов. Однако только в последнее время возник настоящий научно-технический бум в связи с возможностью применения органических материалов в электронике как реальной альтернативы применению традиционных полупроводников. Полимеры и полимерные композиты обоснованно рассматривают как безусловно перспективные материалы для применения в пленочной электронике и фотонике благодаря относительно низкой стоимости, простым и многообразным технологиям обработки по сравнению с неорганическими материалами. Накопленные знания позволяют синтезировать новые полимеры или создавать новые полимерные композиты, нацеленные на заданные электронные и оптические свойства. Тем не менее, экспериментальное исследование фотоэлектрических свойств новых полимерных материалов остается актуальной проблемой, поскольку полное представление о связи между молекулярным строением и указанными свойствами полимеров не сформировано. Особое значение приобретает изучение процессов генерации и транспорта носителей заряда в тонких полимерных пленках, т.к. несмотря на огромное число работ в этой области, окончательное понимание всех деталей, влияющих на эти процессы, еще не достигнуто.

описана единственная попытка синтеза соединений фуллерена, имеющих более высокую энергию НСМО в сравнении с РСВМ [33]. Тестирование этих соединений в фотовольтаических ячейках показало некоторое увеличение Час, однако остальные параметры ячеек (в т.ч. эффективность преобразования света) в работе не приведены, что, по-видимому, говорит о том, что они неудовлетворительны.
Той короткого замыкания (ис)
Плотность генерируемого фототока в органических солнечных батареях зависит, в первую очередь, от спектра поглощения активного слоя. Солнечные батареи на основе РЗНТ существенно превосходят по эффективности ячейки на основе МЭМО-РР/ из-за различия в спектрах поглощения этих донорных материалов. МОМО-РР/ поглощает свет лишь до 570 нм, тогда как РЗНТ поглощает до 670 нм [18, 37, 38]. Различие в спектрах поглощения на 100 нм обуславливает двукратное увеличение плотности тока при переходе от батарей с МОМО-РР/ к ячейкам на основе РЗНТ. Это связано с тем, что интенсивность излучаемого Солнцем света в диапазоне 570 - 670 нм максимальна (Рис. 18) [18].