《有機半導體激子和載流子行為的電容檢測新方法研究》是依託復旦大學，由侯曉遠擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：有機半導體激子和載流子行為的電容檢測新方法研究
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：侯曉遠
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在能源問題日益嚴峻的背景下，有機太陽能電池因其具有可選擇性強、成本低、製備簡單、對環境友好等獨特的優點而受到了廣泛關注和研究，但對有機材料特性缺乏深入了解制約著有機太陽能電池效率和壽命的提升。造成這種問題的原因來自兩個方面，一是較為成熟的無機半導體理論無法套用到有機半導體中，二是目前對於有機材料束店只特性的表征缺乏更多的研究方法。針對這一問題，白宙雄永本項目擬開展了一種基於電容測量的新方法用於研究有機半導體材料中的激子和載流子行為，由此深入認知有機材料特性，並且將實驗結果與理論模擬有機結合在一起，兩者之間相互支撐相互促進，以求達到透徹理解有機材料中的激子和載流子行為的研究目標，反過來指導有機太陽能電池器件結構設計和最佳化，為進一步提升有機太陽能電池效率和壽命打下堅實的基礎。
結題摘要
激子與載流子行為是決定有機半導體器件性能與穩定性的核心因素。相比開展研究較為成熟的無機半導體領域，有機材料及半導體器件具有高無序性、界面複雜、高激子束縛能，及載流子輸運行為定判寒複雜等眾多極其不同的特徵，這給有機半導體器件中激子與載流子行為表征帶來了極大的困難，並進一步阻礙了材料合成方向的選擇與器件結構的最佳化。一方面，由於基本物理模型的巨大差異，在傳統無機半導體領域已發展成熟的眾多表征技術無法直接套用以表征有機半導體材料。另一方面，現有針對有機半導體的特殊情況而開發的一些表征技術往往具有技術實施難度大、成本高昂，及測量虹良槳環境相較器估紋戀試件實際工作條件相差巨大等問題。為了解決這些困難，我們提出了基於電容檢測方法表征有機半導體內激子與載流子行為的新思路。在本項目的幫助下，經過近四年的努力，我們成功發展了一套基於電容測量的表征方法。結合電容方法，我們在多個方向取得了成果：（1）通過電容方法澄清了有機發光器件中常用的電荷產生層在電場作用下只能產生自由空穴而並不能產生自由電子，並定量的得到了產生電荷量與施加電場的關係；（2）有機半導體器件常用的電子傳輸材料富勒烯中，存在非龍習故意摻雜的自由載流子及陷阱態，其與相鄰功能層界面附近的載流子堆積會顯著改變載流子注入；（3）有機太陽能電池中光生空穴能夠從電子給體相轉移至電子受體相，並被高效收集。這打破了本領域關於有機太陽能電池中載流子收集過程的傳統觀點；（4）體異質結有機太陽能電池器件中，功能層與修飾層界面附近的表面組分會顯著影響器件的載流子收集效率，根據研究結果我們通過一個簡單方法將模型器件的效率提高了37%；（5）通過在製備過程中同時形成具有大小差異的晶粒，鈣鈦放鍵企礦發光器件可以在工作中實現自鈍化，這一策略顯著地提高了發光器件的性能與穩定性。
