利用原位光致发光的测量方法来研究有机发光材料的激子扩散过程

论文摘要

有机太阳能电池由于其潜在的巨大应用前景,已经成为近十多年以来热点研究方向之一。虽然现在的有机太阳能电池已经取得了长足的进步,实验室样品的最高能量转换效率达到8.3%,然而对于工业化要求还有较大的差距,因为还存在着效率较低和稳定性差两大技术问题。同时,目前对有机太阳能电池的一些内在的物理过程和机制仍旧不是很清楚,因此通过深入研究有机太阳能电池中关键物理过程和机制对解决两大关键问题极为重要。本论文主要从理论和实验两方面围绕有机半导体内部的重要物理过程——激子扩散展开研究,取得主要研究进展如下：在界面淬灭方面,我们利用原位光致发光测量来系统地研究激子在有机发光材料tris-（8-hydroxyquinoline） aluminum （Alq3）薄膜中的扩散。研究中,我们使用了C60和F4TCNQ作为淬灭材料,在室温和高真空的实验条件下,采用了有机发光薄膜生长在淬灭材料上面和将淬灭材料生长一定厚度的有机发光薄膜两种不同生长和测量顺序。在这两种情况下,分别测量了有机发光薄膜的发光强度随着其厚度的变化关系和一定厚度的有机发光薄膜发光强度随着淬灭材料覆盖厚度的变化关系。最后通过理论拟合的实验曲线得出了有机材料的激子扩散长度和有机材料与淬灭材料之间的Forster能量转移半径。我们还在淬灭材料F4TCNQ上面增加了一层LiF薄膜作为激子阻挡材料,然后生长有机发光材料A1q3,同时测量有机发光薄膜的发光强度随着其厚度的变化关系。通过改变插入层（LiF）厚度的方法定性分析了Alq3和F4TCNQ系统的激子淬灭现象。在体掺杂淬灭方面,我们将C60和F4TCNQ作为淬灭材料,在室温和高真空的实验条件下,将淬灭材料和发光材料进行不同比例的掺杂,测量发光材料的发光强度随有机薄膜总厚度的变化关系。通过实验结果,比较C60和F4TCNQ作为淬灭材料对有机发光材料Alq3的体掺杂淬灭效果。除此之外,我们还利用Labview程序编译了束源的PID温度控制程序,以便控制高精度直流可编程电源和智能温度控制表。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 有机半导体的研究背景
• 1.1.1 有机发光半导体（OLED）
• 1.1.2 有机太阳能电池（OSC）
• 1.2 有机半导体的工作原理
• 1.2.1 有机发光半导体（OLED）
• 1.2.2 有机太阳能电池（OSC）
• 1.3 有机半导体中的激子
• 1.3.1 激子
• 1.3.2 激子能量转移
• 1.3.3 单线态激子和三线态激子
• 本章参考文献
• 第二章 实验
• 2.1 实验方法
• 2.1.1 激子扩散长度研究方法
• 2.2 实验仪器
• 2.2.1 衬底及其预处理
• 2.2.2 原位光致发光系统
• 2.3 实验材料
• 3'>2.3.1 Alq₃
• 60'>2.3.2 C₆₀
• 4TCNQ'>2.3.3 F₄TCNQ
• 2.3.4 BCP
• 本章参考文献
• 第三章 利用原位光致发光研究有机激子扩散过程
• 3.1 研究背景
• 3.2 淬灭层/有机薄膜结构的原位光致发光
• 3.3 有机薄膜/淬灭层结构的原位光致发光
• 3.4 淬灭层/阻挡层/有机薄膜结构的原位光致发光
• 3.5 有机薄膜与淬灭材料体掺杂结构的原位光致发光
• 本章参考文献
• 第四章 利用Labview编译PID温控程序
• 4.1 研究背景
• 4.2 Labview软件和PID控制介绍
• 4.2.1 Labview软件
• 4.2.2 PID控制
• 4.3 PID温度控制程序
• 4.3.1 针对直流可编程电源的PID温控程序
• 4.3.2 针对智能温度控制表的PID温控程序
• 本章参考文献
• 附录A. 发表SCI论文列表
• 致谢