控制合聚合物中的薄膜形态:富勒烯与表面图案混合

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 纳米技术 纳米技术
• 有机电子 有机电子

背景情况:

• 溶液处理的聚合物混合膜是有机电子产品的关键组件,特别是聚合物太阳能电池.
• 控制这些膜的纳米尺度形态对于优化设备效率至关重要.
• 现有的方法往往缺乏精确控制微和纳米尺度的薄膜结构.

研究的目的:

• 为了研究图案表面化学对聚合物形态学的影响:富勒烯混合膜.
• 开发和演示一种方法来创建有图案的表面,以指导薄膜的形成.
• 探索定制膜形态的潜力,以提高聚合物太阳能电池的性能.

主要方法:

• 在黄金表面上生成有图案的,富勒烯终结的单层,使用微接触式印刷和Dip-Pen纳米光刻法 (DPN).
• 采用微和纳米尺度特征的甲乙醇进行图案化,然后用各种类乙醇进行回填,以创建周期性的表面化学变化.
• 旋转涂层聚合物:PCBM (聚合物捐赠者:富勒烯接受者) 薄膜和随后的热.

主要成果:

• 通过在多个聚合物:PCBM系统中使用图案表面化学来成功地定制膜形态.
• 实现了引导相位分离和结构聚合物薄膜的形成,其特征尺寸小于100 nm.
• 观察到的长度尺度上的形态变化小于最初的表面图案,表明显著的控制.

结论:

• 图案表面化学为控制微米和纳米尺度的聚合物混合膜形态提供了一个强大的策略.
• 这种方法是有效的,为批量异质连接太阳能电池创建复杂的,可取的形态.
• 在各种长度尺度上指导形态的能力对推动有机光伏设备开发具有重大意义.