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文檔簡介
1、作為一類典型的n型電子傳輸材料,C60類衍生物廣泛應(yīng)用于場效應(yīng)晶體管,聚合物薄膜太陽能電池和光捕集天線等領(lǐng)域。特別是在聚合物薄膜太陽能電池中,其與目前常用的電子給體聚合物P3HT或MEH-PPV都具有良好的能級匹配。但是C60在有機(jī)溶劑中的溶解性較差,從而影響了他們在聚合物薄膜太陽能電池中的應(yīng)用。另一方面C60的電子LUMO能級相對較低,容易受到空氣中氧氣和水的進(jìn)攻,使得以這些化合物為有機(jī)層的有機(jī)場效應(yīng)晶體管在空氣中的穩(wěn)定性也相應(yīng)的比較
2、差。因此我們將開發(fā)一系列具有良好的溶解性、空氣穩(wěn)定性和電子傳輸性能的C60類電子傳輸功能材料。 本論文設(shè)計合成了兩個新穎的含有全氟辛基的亞甲基C60衍生物A11和A12,分別對其光學(xué)、電化學(xué)、量子化學(xué)和場效應(yīng)晶體管性能進(jìn)行了表征。電化學(xué)測試結(jié)果表明A11和A12都具有較低的LUMO能級,其中A11的LUMO能級低于目前廣泛應(yīng)用的C60衍生物PCBM,因而具有更好的電子接受能力。此外,我們還成功的制備了兩種襯底溫度下基于這兩個化合
3、物的場效應(yīng)晶體管并且進(jìn)行了器件測試,其中在襯底溫度為100℃時A11的電子遷移率達(dá)到了6.7×10-2cm2/V·s,開關(guān)電流比高達(dá)5×107。因此,通過引入全氟鏈可以明顯的提高化合物的電子傳輸性能。 設(shè)計合成了兩個新穎的含烷基鏈和全氟鏈的亞甲基C60衍生物B11和B12,其光學(xué)性質(zhì)和電化學(xué)性質(zhì)被詳細(xì)研究,測試結(jié)果表明他們具有相對較好的溶解性,可以實現(xiàn)對MEH-PPV高效的熒光淬滅,并且他們的LUMO能級與PCBM相近,因而具有
4、較好的電子接受能力。同時,我們還成功的把他們與聚合物P3HT混合制作了聚合物薄膜太陽能電池,其結(jié)果表明以B12和P3HT為光電活性層的電池的短路電流和能量轉(zhuǎn)換效率都超過了相同條件下以PCBM為電子受體的電池效果,短路電流達(dá)到了11.37mA/cm2,能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)3.42%。初步的研究表明B12是一個良好的電池受體材料。 設(shè)計合成了一系列新穎的含不同長度烷基鏈的吡咯五元環(huán)C60衍生物C4-C7,通過溶解性測試表明他們在有機(jī)溶劑
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