光谱分析气体状态对近空间升华沉积CdTe多晶薄膜的影响

在CdTe多晶薄膜太阳电池制备中用近空间升华法生长了CdTe多晶薄膜, 沉积工作气体的状态决定了薄膜的结构、性质. 文章首先分析了近空间沉积的物理机制, 测量了近空间沉积装置内的温度分布, 使用氩氧混合气体为工作气体, 其中重点讨论了该气体状态(包括气氛和气压)与薄膜的初期成核的关系, 即择优取向程度和光能隙与气氛和气压的关系. 结果表明, (1)不同气氛下沉积的CdTe薄膜均为立方相结构. 随氧浓度的增加, σ增加, 氧浓度为6%时, σ最大, 之后随氧浓度增加, σ降低, 在12%达到最小, 然后随氧浓度的增加而增加, 在氧浓度为9%时沉积的结晶更完整. CdTe薄膜的光能隙为1.50～1.51 eV; (2)在氩氧气氛下氧浓度为9%, 不同气压下制备的样品, 均有立方相CdTe, 此外, 还有CdS和SnO2:F衍射峰. CdTe晶粒随气压增加有减小趋势, 随气压的增加, 透过率呈下降趋势, 相应的CdTe吸收边向短波方向移动; (3)在氩氧气氛下氧浓度为9%, 采用衬底温度550 ℃, 源温度620 ℃, 沉积时间4 min时制备的CdTe多晶薄膜获得了转换效率优良的结构为SnO2:F/CdS/CdTe/Au的集成电池.

太阳电池中CdTe多晶薄膜沉积制备及其性能

在氩氧混合气氛下近空间升华技术(CSS)制备CdTe多晶薄膜中,薄膜的结构、性质决定于整个沉积过程。深入研究沉积过程中的热交换、物质输运,有助于制备薄而致密的具有进行良好光电性质CdTe薄膜。通过分析近空间沉积的物理机制,测量近空间沉积装置内温度分布,对升温过程、气压与薄膜初期成核的关系进行讨论。研究结果表明,不同气压下制备的样品,均有立方相CdTe,此外,还有CdS和SnO2:F衍射峰,CdTe晶粒随气压增加有减小趋势;随气压的增加,透过率呈下降趋势,相应的CdTe吸收边向短波方向移动。在此基础上制备出转换效率优良的结构为SnO2:F/CdS/CdTe/Au的串联集成电池。

修饰LB膜法制备的PEDOT薄膜对HCl气体气敏性的影响

以二十烷酸（AA）LB膜为模板,通过3,4-乙烯二氧噻吩（EDOT）单体在LB膜亲水基团间聚合,采用垂直拉膜方式在叉指电极上制备了不同层数的AA/PEDOT膜,并对HCl气体在AA/PEDOT复合LB膜中的作用进行研究,结果表明,膜厚、处理温度、拉膜膜压对AA/PEDOT复合LB膜的HCl气体敏感性能有不同程度的影响.在较小气体体积分数范围（20～60μL/L）内,AA/PEDOT多层有序膜对气体表现出非线性响应特性,而在较高浓度范围内则表现出线性响应特性.AA/PEDOT复合LB膜对30μL/L HCl气体的响应时间约为20 s,远快于普通PEDOT旋涂膜（约为80 s）,同时在膜压达到45 mN/m时,AA/PEDOT膜的敏感性能反而下降.敏感机理解释为电子在PEDOT共轭系统和氧化性气体间的转移.

TPB3 TSi黄光OLED材料的制备及其性能优化

制备以TPB3TSi为发光材料的黄色发光器件。实验表明,当TPB3TSi薄膜厚度为20nm时,器件的发光谱峰位于580nm,其双层和3层器件的最大亮度分别达到7507.6和1385cd/m2(17V电压下),但是器件的电流较大,造成了器件的发光效率偏低,其原因是TPB3TSi材料本身的电荷陷阱(所谓陷阱指的是拥有比母体更容易接受电子或者空穴的能级的位置)较多,荧光效率低,从而降低了器件的效率。

芴类有机电致发光器件材料特性的分析

用芴类小分子衍生物材料(BDHFLYD-FLQ)作为电子传输层和发光层制备了OLED器件,考察了BDHFLYDFLQ分子和空穴传输材料(NPB)分子之间形成的激基复合物发光的现象,激基复合物发光峰位于542nm左右。在激基复合物发光的影响下,器件的亮度和效率都不高。为了调制激基复合物发光的强度,用薄层的CBP作为隔离层加入到NPB和BDHFLYDFLQ材料之间。随着CBP厚度增加,激基复合物和电致激基复合物发光都被消除。当器件中CBP厚度为6nm时,器件中只有BDHFLYDFLQ激子发光,器件的外量子效率要明显高于有激基复合物发光的器件,同时器件的启亮电压也更低。

多孔模板法制备PEDOT气体敏感性的研究

采用单体聚合-溶液浸润-聚合物成管同时进行的方法在氧化铝多孔模板(AAO)中制备了PEDOT纳米管。气体敏感性测试发现纳米管对多种挥发性有机气体有不同的敏感性能,尤其对挥发性醇类,如甲醇、乙醇表现出比普通块材好得多的敏感性。测试结果表明PEDOT纳米管对1000ppm甲醇气体的响应时间约为10～20s,测试可重复性超过15次,说明PEDOT纳米管不仅提供了较大表面积供气体分子吸附,而且管中分子链取向一致,从而体现出较好的敏感性能。

反向胶束法制备聚3,4-乙烯二氧噻吩纳米粒子的光电性能和热稳定性

采用聚合和掺杂同时进行的反向胶束体系制备了粒径分散较小的聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)纳米粒子,利用紫外-可见光光谱(UV-Vis)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等分析方法对纳米粒子进行了表征.实验结果发现,氧化剂用量、超声处理、聚合温度及掺杂程度对PEDOT纳米粒子的形貌、电性能及热稳定性有不同程度的影响.根据实验结果对反向胶束法制备PEDOT纳米粒子过程进行优化发现,在PEDOT纳米粒子聚合过程中,甲基苯磺酸有效掺杂浓度约为0.17mol/L时,PEDOT链的取向最规则,在6.7°,12.7°,25°出现衍射峰,掺杂剂的有效掺杂使得纳米粒子中分子链的取向不同,并可以获得较高的电导率(>100S/cm)的PEDOT纳米粒子,当粒子的尺寸小于20nm后电导率降低;热失重法(TG)分析结果表明,PEDOT纳米粒子的热稳定性比普通块材好,掺杂剂浓度对纳米粒子的热稳定性有一定影响.

多孔模板法制备聚乙撑二氧噻吩纳米管光电性能的研究

采用单体聚合-溶液浸润-聚合物成管同时进行的方法,在氧化铝多孔模板(AAO)中制备了聚乙撑二氧噻吩(PEDOT)纳米管。通过形貌分析推断PEDOT纳米管在孔道中的生长包括两个过程:首先是聚合物溶液浸润整个孔道;然后是聚合过程中生成的阳离子自由基和掺杂态的PEDOT由于带正电荷而在孔道壁产生"钉扎"效应。XRD分析显示,在孔道内生成的PEDOT分子链具有一定的取向性。进一步研究表明,聚合物的吸附及单体聚合后的吸附,在模板壁导致不同的分子链排列,使PEDOT纳米管分子排列有序性受到影响。采用四探针和扫描隧道显微镜(STM)方法研究了纳米管光电性能。

平面结构式OLED全彩像素屏显示器件的研究

采用平面结构式OLED实现彩色,制作了分辨力为128×160的1.9″全彩无源OLED屏,OLED全彩像素的尺寸为240μm×240μm,子像素尺寸为190μm×45μm。显示系统通过DVI接口可将微机输出的18位灰度数据传送到驱动电路,从而实现262k种颜色。当屏的平均工作亮度为40cd/m2时,由于采用了双屏驱动技术,OLED屏的寿命预计超过5000h,器件的功耗约为300mW。

修饰LB膜法制备聚3,4-乙烯二氧噻吩薄膜的光电性能

采用修饰LB膜法以二十烷酸(AA)LB膜为模板,通过3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)单体在LB膜亲水基团间聚合,制备了AA/PEDOT复合LB膜。UV-Vis、FT-IR和XPS分析表明EDOT在多层膜中有效聚合,生成了PEDOT导电聚合物;XRR和SIMS分析表明薄膜具有较好的层状有序结构,进一步研究发现EDOT在AA多层膜中的聚合破坏了原有LB膜的有序性,这可能与聚合过程对层状结构产生的破坏作用有关;采用四探针仪及半导体测试仪研究了薄膜导电性能,发现AA/PEDOT多层膜的电导率随处理时间的变化产生突变,这与多层膜中导电通道的"渝渗"有关,在有效导电网络连通后电导率发生了突变。测试结果还表明AA/PEDOT膜导电性明显优于PEDOT旋涂膜和ODA-SA/PEDOT-PSS复合膜,这是由于原位制备的PEDOT共轭度较高,且薄膜具有很好的层状有序结构。

导电聚合物有序超薄膜材料特性的分析

首次采用LB膜诱导沉积法制备PEDOT高度有序导电聚合物薄膜,所采用的工艺是将十八胺(ODA)与聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸(PEDOT-PSS)先形成ODA包裹PEDOT-PSS纳米粒子的组装体,然后再将其铺展于气/液界面,制备PEDOT-PSS复合LB膜。研究了复合单分子膜在气/液界面的成膜性能,对不同层数的LB膜进行了较为详细的微观分析和结构表征。采用UV-Vis光谱对不同层数的复合膜进行了表征,发现ODA-SA/PEDOT-PSS膜具有比ODA/PEDOT-PSS膜好得多的成膜性,这是由于生成的氨基酸改善了复合膜的成膜性;FT-IR和XPS分析表明固态复合膜中存在静电作用力,复合膜靠静电力在气/液界面进行组装。实验表明,PEDOT-PSS纳米粒子对单分子层具有包裹作用,形成了稳定的复合单分子膜;在十八胺(ODA)和硬脂酸(SA)摩尔比2:1、亚相温度23℃、PEDOT-PSS浓度1×10-3mol/L、压缩速率5mm/min、拉膜速率为1mm/min的条件下薄膜具有较好的成膜性能。

导电聚合物有序超薄膜结构及光电特性

采用LB膜诱导沉积法制备聚(3,4)乙烯二氧噻吩(PEDOT)高度有序导电聚合物薄膜。实验表明,聚(3,4)乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺(PEDOT-PSS)纳米粒子对单分子层具有包裹作用,形成了稳定的复合单分子膜;二次离子质谱(SIMS)和小角X射线反射(XRR)分析表明十八胺-硬脂酸/聚(3,4)乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺(ODA-SA/PEDOT-PSS)组装体优于十八胺/聚(3,4)乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺ODA/PEDOT-PSS,具有更好的成膜性能,表面粗糙度小且稳定可控,薄膜具有较好的有序结构。设计了不同的测试结构,测量了复合膜的垂直电导率和水平电导率,研究了薄膜的直流电流-电压特性,采用变程跳跃模型(VRH)对结果进行了拟合,表明三维变程跳跃模型(3D-VRH)可以较好的解释多层膜中载流子的迁移。

聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸复合LB膜在OLED器件上的应用

采用Langmuir-Blodgett(LB)膜静电诱导沉积法制备聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)高度有序导电聚合物复合薄膜,研究了薄膜的导电性能并进一步研究薄膜在改善器件性能方面的作用。并将其应用于有机电致发光二极管(OLED)器件的空穴缓冲层,将聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸(PEDOT/PSS)复合LB沉积于纳米铟锡金属氧化物(ITO)电极上,制备了以复合LB膜为空穴缓冲层的OLED器件。发现复合LB膜改善了器件性能(启动电压降低、最大亮度增加),但进一步的研究表明LB膜器件在一定时间后出现性能劣化。I-V特性和X射线反射率(XRR)分析表明,薄膜的结构发生一定程度的改变是导致器件性能变差的可能原因。

制备CdTe多晶薄膜升温过程的研究

采用近空间升华沉积法CSS(Close space sublimation),在3种不同升温过程中沉积制备CdTe多晶薄膜,通过实验数据作出其升温曲线,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、微电流高阻计等方法对沉积膜的性能进行测试分析．研究了在CSS法中控制升温过程对CdTe生长沉积机制及其沉积质量的影响．结果表明升温过程对CdTe多晶薄膜的沉积过程有重要的影响．其中,以氢气刻蚀后拉开衬底与升华源之间的设定温差,并保持固定温差至设定温度的升温过程的沉积质量最佳．

反向胶束法制备PEDOT纳米粒子气体敏感性的研究

通过用紫外-可见-近红外光谱、X射线光电子能谱及透射电镜等手段对采用反向胶束合成法,以二乙基磺基琥珀酸钠(AOT)形成的反胶束为模板制备出的导电聚合物聚3,4乙烯二氧噻吩(PEDOT)纳米粒子对HCl气体敏感性进行研究。沉积有纳米粒子的QCM器件对2.0×10-5气体响应时间为20s,具有较好的响应恢复特性,能够有效探测低浓度(5×10-6)气体,气敏特性明显优于普通PEDOT粒子。

升温过程和气压在近空间升华沉积CdTe多晶薄膜中的作用

近空间升华技术制备 CdTe 多晶薄膜具有薄膜质量好、沉积速率高、设备简单、生产成本低等优点．采用近空间升华法(CSS)制备的 CdTe 多晶薄膜,薄膜的结构、性质与整个沉积过程密切相关,其过程受到较多因素的影响．要实现对沉积过程的控制,必须对沉积过程中的热交换、物质输运进行深入的研究．分析近空间沉积的物理机制,通过对装置内的温度进行测量,对升温曲线进行实验研究,优选了温度分布与升温曲线,研究了气压对 CdTe 薄膜结构、性质的影响．讨论了升温过程、气压与薄膜的初期成核的关系．结果表明：不同气压下沉积的样品均为立方相 CdTe,且还出现 CdS 和 SnO_2∶F 的衍射峰,随着气压增加,CdTe 晶粒减小,薄膜的透过率下降,相应的吸收边向短波方向移动．采用衬底温度500℃,源温度620℃,沉积时间4min 的沉积条件获得了性能优良的 CdTe 多晶薄膜．

导电聚合物有序超薄膜性质

采用修饰多层LB膜的方法制备导电聚合物聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸(PEDOT-PSS)/十八胺(ODA)及硬脂酸(SA)复合层状有序膜。实验表明,PEDOT-PSS纳米粒子对单分子层具有包裹作用,形成了稳定的复合单分子膜;二次离子质谱(SIMS)和小角X射线反射(XRR)分析表明ODA-SA/PEDOT-PSS组装体形成的多层复合膜具有较好的层状结构,单层厚度约为23 nm,这与纳米粒子的尺寸相当;设计了不同的测试结构,测量了复合膜的垂直电导率和水平电导率,研究了薄膜的直流电流-电压特性,采用变程跳跃模型(VRH)对结果进行了拟合,结果表明,三维变程跳跃模型(3D-VRH)可以较好地解释多层膜中载流子的迁移。

多省并醌高介电聚合物的结构与特性的研究

采用未见文献报道的NaCl/AlCl3熔盐法合成多省并醌聚合物,并与常规硝基苯溶剂法进行对比,分析了聚合物的结构与热稳定性,测试了样品的介电常数与介电损耗。研究结果表明多省并醌聚合物热稳定性很好,5%质量损失温度>380℃。20Hz下熔盐法合成的聚合物介电常数达10471;在硝基苯中所得聚合物的介电常数为9.55。多省并醌聚合物的介电常数随外加电场频率升高而降低。

聚3,4-乙烯二氧噻吩聚苯乙烯磺酸复合LB膜对有机电致发光器件性能的优化

采用Langmuir-Blodgett(LB)膜诱导沉积法制备聚3,4-乙烯二氧噻吩高度有序导电聚合物复合薄膜,研究了薄膜的导电性能并进一步研究薄膜在改善器件性能方面的作用。将其应用于有机电致发光二极的空穴缓冲层,将聚3,4-乙烯二氧噻吩聚苯乙烯磺酸复合LB膜沉积于铟锡氧化物(ITO)电极上,制备了以复合LB膜为空穴缓冲层的有机电致发光二极。发现复合LB膜改善了器件性能(启动电压降低、最大亮度增加),但进一步的研究表明,LB膜器件在一定时间后出现性能劣化,X射线反射率(XRR)分析表明薄膜的结构发生一定程度的改变,是导致器件性能变差的可能原因。

导电聚合物有序超薄膜合成工艺的优化

采用Langmuir-Blodgett(LB)诱导沉积方法制备了不同层数的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚苯乙烯磺酸(PEDOT-PSS)导电复合膜。首次研究了十八胺(ODA)和十八胺/硬脂酸(SA)离子化单分子膜在PEDOT-PSS纳米粒子亚相及ODA/PEDOT-PSS组装体在纯水亚相上的成膜行为。实验表明:PEDOT-PSS纳米粒子对单分子层具有包裹作用,形成了稳定的复合单分子膜;不同膜压下制备的膜表面形貌不同,较高膜压下得到颗粒紧密排列的薄膜,亚相温度23℃,PEDOT-PSS浓度1×10-4mol/L,压缩速率5 mm/min,拉膜速率为1 mm/min的条件下薄膜具有较好的成膜性能。