第32卷，第11期 2012年11月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 32, No. 11, pp3078-3082 November，2012
退火温度对高分子薄膜中掺杂小分子的结晶和光谱学响应特性的影响
尹名，张新平“，刘红梅
北京工业大学微纳信息光子技术研究所，应用数理学院，北京100124
摘要研究了小分子材料菲(EPPTC)在高分子材料聚荔衔生物(F8BT)薄膜中的结晶特性随温度的变化规律，以及由此引起的两种材料构成的异质结中激发复合体荧光发射特性的变化。实验结果表明，退火温度的升高会加强小分子与高分子材料在固体薄膜中的相分离。而小分子相在析出过程中，会在分子间作用力诱导下发生元一团聚而结晶。晶体的尺度在达到小分子材料相变温度之前基本上随温度升高而增大。这一过程将破坏异质结结构，减小小分子与高分子间的接触面积，从而降低激发复合体的形成及其荧光发射强度。同时，由高分子向小分子发生的能量转移过程被显著减弱，面小分子晶相的荧光发射成分提高。这对于调控有机半导体异质结结构，进而改善光伏器件性能具有重要意义。
关键词小分子掺杂；高分子半导体材料；邀火温度；相分离：激发复合体；结晶中图分类号：0433
文献标识码：A
引言
DOI; 10. 3964/j. issn. 10000593(2012)11-3078-05
材料聚荔的衍生物(F8BT)中构造了体相异质结结构，具体研究了退火工艺对两种有机半导体分子相分离特性的影响，
有机半导体异质结结构的构造和光物理及光电子特
利用有机半导体材料的共混体系构造体相异质结结构[310] 是光伏器件和太阳能电池器件通常采用的结构形式。混合物中的两种分子充分接触，获得最大程度的异质结表面积，对于在界面处产生大量光生激子并进一步离解成电荷非常有利。但是，体相异质结在大幅度增加界面面积，提高激子离解概率的同时，也由于精细的相分离特性大大缩短了激子和电荷的传输距离，同时也会增加缺陷态和激子复合的概率，导致大量电葡无法达到电极生成光致电压或光生电流。这实际上没有达到异质结结构预期的提高光伏器件光电转换效率的目的。因此，需要优化有机半导体混合材料中两种分子的相分高特性，从而在提高异质结表面积和增加电荷传输距离两种机制之间寻求种平衡态，以优化光伏或太阳能电池器件的转换效率(1.12，获得最佳的异质结匹配形式。另外，在有机半导体材料混合物中，由于两种分子的能态结构不同，会产生能量转移和激发复合体$初的物理机制。因此，可以通过对激发复合体等机制的表征和调控，有效地理解和优化异质结结构，从而指导太阳能电池器件的设计和构造。本工作利用小分子半导体材料菲(EPPTC)掺杂到高分子半导体
以及由此导致的混合物薄膜光物理学特性的变化，特别的，基于其分子的平面型结构，EPPTC分子在与F8BT分子发生相分离从固体薄膜中析出的同时，会由于分子闻的作用发生面对面地堆砌，即分子间强烈的键作用导致分子的结晶析出。晶相的产生显著调制了异质结结构和激发复合体的形成机制，也会显著增强电荷在其中的传输特性。通过稳态和瞬态光谱学分析，结合相分离与小分子晶相结构的表征，较深刻分析了利用退火工艺实现对这种特殊体相异质结结构的调控机制，获得由此优化相应光伏器件性能的思路。
实验部分 1.1材料
实验所采用的高分子材料Poly(9，9'-dioctylfluorene-co benzothiadiazole)(F8BT)和小分子材料 N,N'-bis(1-ethylpro pyl)-3, 4, 9, 10-perylenebis(dicarboximide)(EPPTC)的化学结构如图1所示，其吸收和荧光发射光谱如图1(c)所示。可以看到，F8BT的吸收峰分别位于320和460nm，而发射光谱的峰值波长约为535rurn。EPPTC的吸收峰位于495和 542nm，面荧光发射峰位于612nm。F8BT的发射光谱和 EPPTC的吸收光谱有很大的重叠，这就使得体系中的F8BT
收稿日期：2012-04-23，修订日期：2012-08-12
基金项自：国家白然科学基金项目(111074018)和高等学校博士学科点专项项目(20091103110012)资助
作者简介：尹名，1985年生，北京工业大学微纳信息光子技术研究所应用数理学院硕士研究生
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