電子受體材料PC61BM和PC71BM的電子結(jié)構(gòu)、振動譜和分子間結(jié)合.pdf

1、近幾年體異質(zhì)結(jié)有機(jī)太陽能電池（BHJ-OSC）的活性層材料研究發(fā)展迅速，各類給體材料和受體材料層出不窮。作為最初始發(fā)現(xiàn)的高效率受體材料，PC61(71)BM（全稱(6,6)-苯基-C61(71)-丁酸甲酯）的地位還不可替代。所以本文從理論和實驗兩方面圍繞PC61BM和PC71BM孤立分子以及晶體開展基本物理性質(zhì)研究。
　　我們通過PC61BM和PC71BM的三種存在狀態(tài)近似地獲得它們在BHJ-OSC中的電子態(tài)。先計算了PC61BM

2、和PC71BM孤立的基態(tài)電子結(jié)構(gòu)，詳細(xì)分析了支鏈對碳籠電子態(tài)的影響。接著計算了PC61BM單晶的能帶色散和態(tài)密度，發(fā)現(xiàn)對應(yīng)著C60 LUMO和HOMO的能帶色散很小，但更深一點的能帶（HOMO以下0.5eV開始）由于支鏈與鄰近分子的作用而明顯加寬，相互作用可能包括分子間氫鍵。對PC61BM薄膜的光電子能譜測量表明無溶劑的高純樣品電離能為6.10eV。
　　通過理論計算和拉曼、紅外光譜實驗相結(jié)合對PC61BM和PC71BM分子的振動

3、頻率進(jìn)行了仔細(xì)分析。實驗中測量到的紅外吸收峰主要來自支鏈的振動，尤其是丁酸甲酯部分；而測量到的拉曼吸收峰主要來自碳籠的振動。這兩種分子的拉曼光譜和支鏈上C=O伸縮振動的紅外吸收非常適合用來研究分子間的相互作用。
　　基于以上研究結(jié)果，我們利用PC61BM的晶體結(jié)構(gòu)以及C=O伸縮振動的紅外吸收峰充分論證了PC61BM固體中氫鍵的存在。分子間氫鍵能解釋了為什么PC61BM有液態(tài)，而C60沒有；同時也有助于理解在BHJ-OSC中PC61