1、第11卷第4期2003年12月材料科學與工藝MA TERIAL S SCIENCE &TECHNOLO GYVol 111No 14Dec. , 2003導電聚合物MEH -PPV 表面光電特性的研究黃宗浩, 孫海珠, 張文, 楊繼華(東北師范大學化學學院, 吉林長春130024,E 2mail :. cn 摘要:用接觸電位差(CPD 方法研究了導電聚合物MEH -PPV 薄膜的光電特性. 測得MEH 的能隙為211eV , 表面功函數為417-418eV , 是p 型導電材料. . 測得1關鍵詞:光伏材料; MEH -PPV ; 接觸電位差; 表面

2、功函數中圖分類號:TG 171文獻標識碼:A-( -0383-03of polymer MEH -PPVG Z ong 2hao , SUN Hai 2zhu , ZHAN G Wen , YAN G Ji 2hua(College of Chemistry , Northeast Normal University , Jilin ,130024,China Abstract :The photoelectric characteristics of conducting polymer M EH -PPV thin film were studied using contact poten

3、tial difference (CPD method. The energy gap and the surface work function (SWF of M EH -PPV thin film were determined as 211eV and 417-418eV , respectively ; and the p -type conducting characteristic of film was determined , too. Meanwhile the influence of different coating solvents on photo 2electr

4、ic characteristic of thin film was investigated , and the result indicates that the SWF of film coated from tetrahydrofuran (THF is 0115eV lower than that from chlorobenzne (CB solution.K ey w ords :photovoltaic materials , M EH -PPV , contact potential difference , surface work functionM EH -PPV 是2

5、0世紀90年代發現的具有優良光電特性的共軛聚合物1,2. M EH -PPV 的可溶性和成膜性能良好, 可用以研制大面積、超薄和可卷曲的光電器件. 由于利用半導體材料的光-電特性研制光電探測器及光伏(太陽 , 因此目前導電聚合物光電特性和光電器件的研究成為一新研究熱點36.研究表明, 聚合物的光電轉換要經歷以下主要過程:聚合物吸收入射光產生激子, 光生激子的擴散和在材料界面的電荷轉移(CT 7. 其中光生激子在電子聚合物中的有效擴散距離在十至幾十納米左右. 因此, 電子聚合物表面的光電特性對聚合物薄膜光電器件的功能將起決定性作用.本文采用接觸電位差(contact potential dif

6、2收稿日期:2001-09-25.基金項目:吉林省科技廳科技發展資助項目(2002618 作者簡介:黃宗浩(1945- , 男, 教授.ference ,CPD 8的方法, 研究M EH -PPV 薄膜的光電特性, 同時研究不同鑄膜溶劑對薄膜光電特性的影響.1實驗和測試111樣品的制備按文獻用脫鹵縮合法合成M EH -PPV 1. 結構式見圖1. 為研究鑄膜溶劑對薄膜表面光電特性的影響, 本文分別用四氫呋喃(THF -不含芳環的有機溶劑 和氯苯(CB -含芳環的有機溶劑 制備了質量濃度為1%的溶液, 在均膠機上用103r/min 轉速均勻旋涂在以玻璃為襯底的清潔Au 膜上待用. 1. 2測試采

7、用德國Delta -Phi Electronic 生產的K elvin probe arrangement 測試M EH -PPV 樣品界面的接觸電位差譜, 光源為美國McPherson384材料科學與工藝第11卷Inc. 產的單色儀(250W Xe 燈 . V CPD 之值. 按式(1 ,M EH -PPV 的表面功函數約為417eV.212不同鑄膜溶劑對薄膜光電特性的影響圖3給出用CB 為溶劑鑄膜所得厚度分別為12nm 和28nm M EH -PPV薄膜的CPD 譜. 與211的討論相同, 該圖表明MEH -PPV 薄膜的能隙為211eV , 且為p 型導體 .圖1聚合物MEH -PPV

8、的結構Fig. 1The structure of polymer MEH -PPH由K elvin 探針法測得的接觸電位差V CPD 由下關系式表述8:V CPD =(W 樣/(式中W 樣為, 5, e .圖3氯苯為溶劑時MEH -PPV 薄膜的CPD 譜Fig. 3The CPD spectra of MEH -PPV thin film coaledfrom CB solution2211M EH -PPV 的光電特性參數圖2是溶劑為THF 時兩種M EH -PPV 薄膜自由界面的CPD 譜, 厚度分別為10nm 和30 nm.但圖3中V 曲CPD 線整體比圖2升高近0115eV. 因此

9、, 用CB 為溶劑鑄膜所得M EH -PPV 薄膜的表面功函數約為4185eV. 說明鑄膜溶劑不同, 對M EH -PPV 薄膜的光電特性有影響. THF 為不含芳環的有機溶劑, 它與M EH -PPV 烷氧鏈基間的相互作用要比與M EH -PPV 共軛主鏈間的相互作用要強. 因此在THF 的溶液中, M EH -PPV 鏈盡量以卷曲的方式存在, 以增加溶劑與側基間的作用, 并在所鑄薄膜中保持(記憶 這種形態9. 而CB 為含芳環的有機溶劑, 與THF 的情況相反, 溶液中M EH -PPV 鏈以伸展的方式存在, 以增加溶劑與共軛主鏈間的相互作用, 并在所鑄薄膜中保持這種形態. 這圖2四氫呋喃

10、為溶劑時MEH -PPV 薄膜的CPD 譜Fig. 2The CPD spectra of MEH -PPV thin film coaledfrom THF solution樣, 以CB 為溶劑鑄膜所得M EH -PPV 薄膜中,相鄰鏈共軛體系間的耦合作用就要大于以THF 為溶劑所鑄的膜. 由于M EH -PPV 為一維由圖2可見:(1 在入射光子能量達到211eV 左右時, V CPD 陡然上升, 然后再變平緩. 這說明M EH -PPV 的能隙E g 約為211eV ; 而V CPD 在共軛聚合物, 導帶和價帶都是由離域軌道構成的, 被光致電離的電子主要是電子. 相鄰鏈共軛體系間的耦合作

11、用不同將影響電子的相關能級和表面功函數. 另一方面, 相鄰鏈共軛體系間的耦合作用強者, 通常將有利于光生激子的擴散和載流子的輸運. 這樣在聚合物光伏器件中, 如何選擇鑄膜溶劑應綜合考慮以上因素.能隙處陡然上升、或M EH -PPV 的表面功函數在能隙處陡然上升, 說明材料表面正電荷發生明顯聚集, 既M EH -PPV 是p 型導體8. 這一結果與用其它方法所得結果一致.(2 在入射光子能量小于211eV 時, V CPD 曲線取值平緩, 不同厚度薄膜在入射光子能量變小時, V CPD 趨于013eV 左右, 應視為無光照下3結論1 導電聚合物M EH -PPV 的能隙為211第4期黃宗浩, 等

12、:導電聚合物MEH -PPV 表面光電特性的研究C.Guangzhou China , 2001,11:42.385eV , 表面功函數為417418eV , 是p 型(空穴型 導電材料.2 用不含芳環的有機溶劑THF 鑄的M EH -PPV 膜, 表面功函數比用含芳環的有機溶劑CB4Y AN G J ,HUAN G Z , BAI Y , et al. The investigationof a localized transition of poly (p -phenylene vinylene J.Thin S olid Film , 1998,327-329:419.5K AN G B

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17、ring adhesives J.Plast(上接第382想的高溫粘接性能, 粘接部件在經歷4001200的高溫熱處理后仍具有良好的連接強度;2 被粘接炭材料基體的性質與粘接性能之間存在一定的相關性;3 合適的孔隙率及孔徑分布與粘結劑基體樹脂粘度、殘碳值的匹配是實現高性能連接的必要條件.Massy , 1991(10 :51-53.8KRAV ETSKII G A , AN IKIN L T , DEMIN A V , etal. The fields of application of high 2temperature adhe 2參考文獻:1SIN TAROU I. Method of

18、joining graphite and metallicmaterials with a material comprising titanium , nickel and copperP.U. S. Patent :USP4989773,1991. 2KRAV ETSKII G A , AN IKIN L T , DEMIN A V , etal. High 2temperature bonding of Parts made of carbonsivesA .3rd European workshop on high 2temperature materialsC.Stuttgart :s. n. ,19951197200. 9王繼剛, 郭全貴, 劉朗, 等, B 4C 改酚醛樹脂對石墨材料的高溫粘接性能研究J.耐火材料, 2001, 35(2 :72-75.10王繼剛, 郭全貴, 劉朗, 等,B 4C 在石墨高溫粘接過and carbon 2ceramics materials A .22nd Biennial Con 2ference on CarbonC.s. l. :s. n. ,199