Эффект соседних звеньев при формировании комплекса с переносом заряда между полупроводниковыми полимерами и органическими акцепторами

• Автор: Сосорев, Андрей Юрьевич
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 140 с. : ил.

Содержание
Содержание
Список сокращений
Введение
Цель работы
Задачи работы
Защищаемые положения
Научная новизна
Структура и объем работы
Апробация работы
Личный вклад автора
Г лава 1. Структура и фотофизика донорно-акцепторных композитов
на основе полупроводниковых полимеров (Обзор литературы)
1Л Свойства полупроводниковых полимеров
1.2 Фотофизика 1111. Донорно-акцепторные смеси
1.3 Комплекс с переносом заряда
1.4 Влияние комплексообразования на фотофизику и морфологию донорно-акцепторной смеси
1.5 Особенности образования КПЗ в смеси полупроводникового полимера MEH-PPV с органическим акцептором TNF
1.6 Тушение фотолюминесценции
1.7 Эффект соседних звеньев
Глава 2. Тушение фотолюминесценции в растворе смеси полупроводникового полимера и органического акцептора
2.1 Методика эксперимента
2.2 Экспериментальные результаты
2.3 Модель: обобщенное уравнение Штерна-Фольмера
2.4 Анализ результатов и их обсуждение
2.5 Основные результаты и выводы

Глава 3. Модель распределения КПЗ по цепи полупроводникового полимера с учетом эффекта соседних звеньев
3.1 Экспериментальные данные
3.2 Аналитическая модель эффекта соседних звеньев
3.3 Анализ модельных кривых
3.4 Численное моделирование
3.5 Анализ данных поглощения смесей МЕН-РРУ:ТКР
3.6 Основные результаты и выводы
Глава 4. Анализ данных спектроскопии поглощения растворов смесей полупроводниковый полимер/акцептор
4.1 Возможные микроскопические механизмы эффекта соседних звеньев
4.2 Экспериментальная методика
4.3 Спектры поглощения смесей
4.4 Анализ зависимости поглощения КПЗ от концентрации
акцептора в рамках модели эффекта соседних звеньев
4.5 Анализ результатов и их обсуждение
4.6 Основные результаты и выводы
Заключение
Литература
Благодарности

Список сокращений
КПД - коэффициент полезного действия
КПЗ — комплекс с переносом заряда
ПП - полупроводниковый полимер
ФЛ - фотолюминесценция
ВЗМО - верхняя занятая молекулярная орбиталь
НВМО - нижняя вакантная молекулярная орбиталь
MEH-PPV - поли[2-метокси-5-(2'-этилгексилокси)-1,4-фениленвинилен]
РЗНТ - поли-3-гексилтиофен
TNF - 2,4,7-тринитрофлуоренон
DNAQ - динитроантрохинон
TCNQ - 7,7,8,8-тетрацианохинодиметан
F4-TCNQ - 2,3,5,6-тетрафтор-7,7,8,8-тетрацианохинодиметан
РСВМ - 1-(3-метоксикарбонилпропил)-1-фенил[6,6]метано[Сбо]-фуллерен

больших размеров значительно медленнее диффундируют в пленке, чем галогены или атомы металла. Таким образом, они могут оказаться более перспективными для допирования 1111. С другой стороны, как было сказано выше, донорно-акцепторные композиции на основе ПП являются основой полимерных солнечных батарей, и образование КПЗ между донором и акцептором существенно изменяет морфологию и фотофизику смеси (см. ниже), что может иметь как положительное, так и отрицательное влияние на работу батареи. Более того, даже крайне слабые КПЗ между донором и акцептором в основном состоянии играют весьма существенную роль в работе солнечной батареи. Поэтому, понимание особенностей образования и свойств КПЗ между ПП и органическим акцептором имеет важное значение для полимерной фотовольтаики и электроники.
Однако, КПЗ ПП с органическими акцепторами изучены достаточно
слабо. Возможность формирования КПЗ в донорно-акцепторной композиции
1111 была окончательно установлена лишь в начале XXI века, хотя первые
публикации по этому вопросу относятся к 70-м годам прошлого века [106].
Дело в том, что наиболее эффективны, и поэтому наиболее часто
исследуются солнечные фотоэлементы на основе композиций ПП с
производными фуллерена, например, РСВМ или ICBA. Спектр поглощения
таких композиций представляет собой суперпозицию спектров поглощения
донора и акцептора, т.е. в нем не наблюдается появления характерной для
КПЗ полосы поглощения в области прозрачности полимера и акцептора [26].
В связи с этим, долгое время считалось, что ПП и акцептор не
взаимодействуют в основном состоянии, т.е. КПЗ в таких смесях не
образуется [107-108]. Однако, впоследствии было обнаружено, что в
некоторых смесях 1111 с фуллереном КПЗ всё же формируется, однако его
полоса поглощения обладает крайне малой интенсивностью. Соответственно,
для исследования свойств КПЗ вместо линейной спектроскопии поглощения
приходится применять нелинейную методику высокочувствительной
фототепловой спектроскопии поглощения (photothermal deflection