有机-无机范德瓦尔斯异质结界面的光电过程

近年来,有机-无机范德瓦尔斯异质结由于其低成本加工和高性能而在光电应用领域引起了极大的关注.无机的二维材料具有光暗电导比高、载流子迁移率高、稳定性高以及使用寿命长等优点,但是其吸收带窄、可选材料较少、生产成本高;而有机材料具有低成本、透明、柔性、重量轻和易加工等优点,但其介电常数低、载流子迁移率低.如果通过合理的界面设计将二者相结合,扬长避短,有望获得更加优良的光电性能.目前国际上已有多个研究组在这个领域进行了探索性的研究,主要集中在材料的探索和器件功能性的开发,但是其背后的物理原理还不清晰.而微观机理的研究离不开先进的表征技术和测量方法的发展,因此本文旨在总结目前该领域研究进展的基础上,重点介绍有机-无机范德瓦尔斯异质结界面光电子学的表征方法,主要集中在以下3个方面:界面处材料的结构与分子表征、电子结构与局域态表征和微观动力学过程.此外,还针对该领域存在的问题提出了潜在的表征手段,进一步讨论了该领域可能的发展方向.

基于有机异质结的有机-无机复合单量子阱发光性质的研究

制备了包含有机异质结的有机-无机复合单量子阱器件ITO\SiO2(60 nm)\MEH-PPV(40nm)\Alq3(40 nm)\SiO2(60 nm)\Al。通过对这种新结构器件光致发光和电致发光的研究,发现介电限域效应和量子尺寸效应对它的发光和电学性质有明显的影响。在交流电驱动下,OISQWOH(organic-inorganic quantum well with organic heterojunction)有三个发光峰:410,510和590 nm。其中410 nm的发光与MEH-PPV的扩展态相关,510和590 nm的发光分别来源于Alq3和MEH-PPV的激子发光。

成功实现光控有机-无机半导体异质结纳米线的可控构筑

化学所有机川体院重点实验室的科研人员在光控有机／无机P-N结纳米线的构筑研究方面取得了新进展，实现了有机／无机半导体P-N结纳米线的可控构筑，获得了基于CdS-PPY的P-N结纳米线，该纳米线是南单晶的CdS纳米线和无定形PPY构成的，有机／无机材料之间具有清楚、致密而均匀的结。

有机无机异质结电致发光器件发光机理的研究

制备了3种有机 无机异质结电致发光器件。由于电场强度或界面势垒的不同,这3种器件的发光性能和发光机理有很大的差别:器件A的发光主要是来自无机层的蓝光,器件B中有机层和无机层都有发光,而器件C只有来自有机层的发光。对所制备的3种结构器件的EL进行了比较,研究了结构对发光起因的影响,揭示通过调节有机层和无机层厚度以及界面势垒高度可以实现对发光区域的控制。

化学所成功实现光控有机-无机半导体异质结纳米线的可控构筑

在国家自然科学基金委、科技部和中科院的大力支持下，化学所有机固体院重点实验室的研究人员在可控构筑有机／无机半导体异质结纳米线的研究方面又取得了新的进展，相关的研究结果已经发表在J．Am．Chem．Soc．2008，130，9198-9199。

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的研究进展

有机-无机杂化钙钛矿材料不仅具有较高的光吸收能力和载流子迁移率,同时具有双极性特征以及合成方法简单等优点,目前已成为最有发展前途的太阳能电池材料,其光电转化效率在7年内从3.8%迅速提升到20%以上,并有进一步提高的空间。简单介绍了钙钛矿材料的结构与性质,综述了钙钛矿太阳能电池的研究进展,指出了目前电池发展中亟需解决的问题及未来的发展方向。

基于ZnSe的有机-无机异质结电致发光器件

以电子束蒸发的方法制备硒化锌(ZnSe)薄膜,研究了基于ZnSe的有机-无机异质结电致发光器件.在双层器件ITO/ZnSe(50nm)/Alq3(12nm)/Al中看到了峰值位于578nm的ZnSe电致发光,却很难得到单层器件ITO/ZnSe(50—120nm)/Al的电致发光;在此基础上进一步引入有机空穴传输层(HTL),通过改变器件的结构,讨论了ZnSe对有机-无机异质结器件ITO/HTL/ZnSe/Alq3/Al电致发光特性的影响.其电致发光光谱的研究结果证实了ZnSe在器件中的作用ZnSe既起传输电子的作用,也起到传输空穴的作用,还作为发光层.并对ZnSe的发光机理进行了讨论.

SiO_2/C_9-PPV异质结中类阴极射线发光及有机电致发光的交互增强

用夹在两层SiO2 之间的发光聚合物C9 PPV作成器件 ,在交流电激发下得到了超出有机电致发光黄绿色发光的蓝色发光 .通过对器件光学特性的研究 ,发现这种发光源于SiO2 中加速电子直接碰撞激发有机发光层而引起的类阴极射线发光 .使用非对称结构 。

金属离子替换的有机-无机钙钛矿太阳能电池及其迟滞现象

注入金属离子替换有机-无机钙钛矿中参与成键的Pb^(2+)可以有效调控其结晶动力学、薄膜形貌和光电特性,因此,通过优化Pb^(2+)替换比例提高钙钛矿太阳能电池性能是当前的研究热点之一.但是, Pb^(2+)替换对器件异常迟滞现象的影响却缺乏深入的研究.本文采用Cd^(2+)替换的MAPbI_3为模型体系,研究了不同Cd^(2+)浓度下MAPbI_3材料性质及其平面异质结光伏器件(结构为ITO/NiO_x/Cd-MAPbI_3/PCBM/Ag)性能的变化趋势.研究结果表明,优化比例(0.5%)的Cd^(2+)可以有效增强材料结晶性、改善薄膜形貌,降低非辐射复合,提高光生载流子寿命,从而大幅提高器件性能.而Cd^(2+)替换比例过高(>2.5%)时,钙钛矿薄膜中不仅会出现相分离阻碍电荷传输,而且其非辐射复合加剧,光生载流子寿命降低,最终导致器件性能下降.与此同时,过量的Cd^(2+)注入还会引起严重的迟滞现象,利用扫描开尔文探针显微镜(SKPM)证实这一现象与钙钛矿薄膜中显著的离子迁移有关.

柔性杂化太阳电池中光阳极的低温制备及应用

进入21世纪,能源的极度缺乏和环境污染的日益严重,迫切地需要人类开发利用可再生清洁能源。太阳能取之不尽、用之不竭、清洁无污染。利用太阳能电池可将光能转化为电能。太阳能电池经历了无机→有机→有机-无机复合杂化的发展道路。其中,有机—无机杂化太阳能电池综合了有机物和无机物的优点,是逐渐发展起来的一种新型太阳能电池。传统的太阳能电池均以刚性导电材料（FTO或ITO）为基底。