《石墨烯－有機半導體界面結構及結構與性能關係》是依託哈爾濱工業大學，由雷聖賓擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：石墨烯－有機半導體界面結構及結構與性能關係
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：雷聖賓
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目構想以CVD法和氧化石墨還原法製備透明導電石墨烯薄膜電極，以掃描探針顯微技術結合光譜技術為主要手段研究幾種常見的有機半導體的界面組裝結構，重點研究石墨烯薄膜中缺陷、摻雜、晶界、皺褶結構等對有機半導體界面吸附結構和行為的影響以及界面結構與薄膜、器件性能的關係；將石墨烯薄膜轉移到Si/SiO2、聚合物薄膜等不同基底上，研究基底－石墨烯相互作用對石墨烯電子性質及界面組裝結構的影響；採用掃描隧道顯微鏡、掃描隧道譜結合密度泛函、分子力學計算研究石墨烯中晶格缺陷、皺褶結構、晶界等對石墨烯－有機半導體界面相互作用的影響，揭示石墨烯/有機半導體界面結構影響電子傳輸性能的可能機理
結題摘要
石墨烯作為一種單原子層厚度的二維材料，其六邊形蜂窩狀晶格全部由sp2雜化的碳原子組成，其共軛結構使之具有優異的電子傳輸、光學、機械和導熱性能。石墨烯良好的導電性使之成為太陽能電池和顯示器件中理想的透明電極材料。研究石墨烯/有機半導體的界面結構是探索影響有機光電器件性能的關鍵因素和尋找提高性能的有效途徑的基礎。本項目中我們以CVD法生長的石墨烯為主要研究對象，結合還原的氧化石墨烯和高定向熱解石墨，採用掃描隧道顯微鏡結合DFT理論計算、蒙特卡洛模擬、紫外可見吸收光譜、X射線光電子能譜等研究了多種有機和聚合物半導體材料的吸附和界面結構，闡明了影響這些半導體界面結構的因素。採用實時生長的辦法實現了石墨烯/希夫鹼二維聚合物複合材料的室溫生長，較為系統地研究了其生長過程及影響因素。利用DFT計算研究了石墨烯/希夫鹼二維聚合物複合材料的能帶結構及相互作用。計算得到的能帶結構和電荷密度分布進一步證實了表面COFBTA-PDA和石墨烯之間有耦合作用。此外，自由的表面COFBTA-PDA以及G-表面COFBTA-PDA複合物的電荷密度都是高度離域的。將電化學活性基團引入石墨烯/二維聚合物複合材料，製備了具有高電容容量的電極材料，在電流密度為0.025 mA/cm2時容量為32.6mF/cm2，同時利用石墨烯的高導電性顯著提高了電化學活性物質的利用率。
