论文部分内容阅读
聚噻吩衍生物P3HT属于共轭半导体聚合物，电荷传输能力高，可达到0.192cm2V-1s-1，禁带宽度为1.9~2.0eV，常作为电子给体材料而被广泛应用于光探测器、发光二级管、聚合物太阳能电池等光伏器件中。当与电子传输能力高的受体材料PCBM结合时形成本体异质结结构，可显著提高器件的光电性能。本论文面向光探测器件应用制备了P3HT及P3HT和PCBM共混的纳米纤维，研究了其制备工艺、形貌结构和光电性能。利用SEM、FTIR、XRD表征了纤维的微观形貌、成分和结晶度，利用紫外-可见分光光度计、荧光分光光度计测试了纤维的光学性能，利用半导体参数测量仪测试了其光电性能。利用同轴静电纺丝技术制备了P3HT纳米纤维和P3HT/PCBM复合纳米纤维，研究了聚合物溶液浓度和溶液供给速率等参数对纤维形貌的影响。SEM测试表明均匀纤维的形成要求合适的溶液浓度，对于P3HT纤维的制备溶液浓度为3%较好，制备P3HT/PCBM复合纤维时P3HT和PCBM的比例固定为1:1，混合溶液中各自浓度为3%~6%（wt/v）时效果较好。红外光谱表明混合溶液中P3HT与PCBM只是简单的机械混合而没有发生化学变化，紫外-可见吸收光谱显示复合纳米纤维的吸收光谱是P3HT与PCBM纤维的线性叠加，光致发光光谱显示P3HT/PCBM复合纳米纤维的峰值位置与P3HT和PCBM的峰值位置相同，只是强度相对降低。利用退火处理改变材料的结晶结构，对复合纳米纤维在50、100、150及200℃下进行了退火处理，研究了退火温度对纤维性能的影响。SEM观察显示退火处理后的纤维形貌发生明显变化，XRD结果表明退火提高了纤维的结晶度，紫外-可见吸收光谱表明退火可以提高纤维的光吸收率，光致发光光谱表明退火可以提高纤维的发光强度。综合结果表明，纤维经100℃退火处理后的光电性能最好。利用半导体参数测量仪对器件的性能进行测试。研究了PCBM加入前后、纤维的排列方式、聚合物溶液的浓度和退火处理对器件光电性能的影响。结果表明，P3HT/PCBM复合纳米纤维的光电性能比P3HT纳米纤维明显提高，光暗电流比提高4倍。两电极间定向排列纤维的光暗电流比可达到200，相比紊乱排列的纤维性能得到很大提高。退火处理后的P3HT/PCBM复合纳米纤维的光暗电流比是退火前的5倍。