窄带系聚合物APFO3的光物理特性的研究

【摘要】光电材料是研究微电子技术与光电子技术的基础，如今已有大量具有特殊光电性能的材料被人们所重视并进行研究。相比于无机材料来说，有机光电材料具有分子种类多、可制成大面积薄膜、易于加工、成本低廉、无毒无害等优点，所以上个世纪30年代开始，有机光电材料就开始被人们所关注并产生浓厚兴趣进行研究，获得了一系列重大发现。目前，有机光电材料作为具有光电活性的一类重要材料，在有机发光二极管(OLED)、有机场效应管、有机太阳能电池、有机存储器存储、光动力学治疗等诸多领域被广泛的使用。在太阳能电池的研究上最常用的窄带系聚合物是由芴类或芴的衍生物为给电子基团、苯并噻二唑类或其衍生物作为受体基团的共聚物，本文选取的材料为窄带系共轭聚合物APFO3，通过对APFO3的实验测试，详细的了解其激发态光物理特性，并结合了量化计算的密度泛函（DFT）方法分析了光激发后的电子跃迁机制，总之，本文包含了APFO3聚合物相关的几个方面的研究，得到的结论如下：稳态吸收和发射光谱的测量结果分析表明，APFO3在三种不同极性溶液中的吸收特性相同，但发射谱明显不同，随着溶液极性逐渐增强，相应的发射谱发生了明显的红移，表明了在π共轭聚合物中存在链内电荷转移（ICT）；APFO3薄膜的UV-Vis光谱和发射谱与溶液中的峰形十分相似，但都发生了红移，根据分子跃迁理论，此时链内电荷转移（ICT）会消失。通过使用Gaussian09量化软件对两个重复单元的聚合物APFO3进行几何结构优化，计算结果分析出，在光致激发后，聚合物中的电子云通过链内电荷转移（ICT）过程发生了重新分配，并结合模拟的吸收光谱与振子强度数值，确认了APFO3的P1吸收带归功于链内电荷转移（ICT）跃迁。瞬态吸收结果再一次表明了聚合物在单分散体系中确实存在ICT特性，而且这种特性会同振动弛豫竞争；在聚集态中，受链间相互作用的影响，ICT特性会消失，而且激子弛豫过程将在光致激发后的弛豫过程中占据主导地位；本文也提供了混有PC61BM的APFO3薄膜的光致激发动力学，当PC61BM的含量超过50%时，激子解离已经达到饱和，基于此异质节的光伏器件性能显示PC61BM的含量高于50%以后，光电流的增幅也很小。
【作者】曲丽丽；
【导师】张汉壮；王英惠；
【作者基本信息】吉林大学，光学，2014，硕士
【关键词】共轭聚合物；瞬态吸收光谱；链内电荷转移；

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