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一种有机分子薄膜及其制备方法、光电器件.pdf

  • 上传人:sha****007
  • 文档编号:9154102
  • 上传时间:2021-02-11
  • 格式:PDF
  • 页数:6
  • 大小:491.14KB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN201410288917.6

    申请日:

    20140624

    公开号:

    CN105199328A

    公开日:

    20151230

    当前法律状态:

    有效性:

    有效

    法律详情:

    IPC分类号:

    C08L65/00,C08K9/10,C08K7/00,C08K3/04,C08J5/18,H01L51/00

    主分类号:

    C08L65/00,C08K9/10,C08K7/00,C08K3/04,C08J5/18,H01L51/00

    申请人:

    中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所

    发明人:

    孙志鹏,李红波,李清文

    地址:

    215000 江苏省苏州市工业园区独墅湖高教区若水路398号

    优先权:

    CN201410288917A

    专利代理机构:

    南京利丰知识产权代理事务所(特殊普通合伙)

    代理人:

    王锋

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    内容摘要

    本申请公开了一种掺杂有碳纳米管的有机分子薄膜,还公开了一种有机分子薄膜的制备方法及一种光电器件。通过在有机分子溶液中掺杂一定量的碳纳米管,以旋涂方式制备薄膜之后,实现有机分子薄膜厚度的增加。本发明方法制备的厚度增加的薄膜,可以应用于光催化、电光转换、光电转换等领域。

    权利要求书

    1.一种掺杂有碳纳米管的有机分子薄膜。 2.根据权利要求1所述的有机分子薄膜,其特征在于:所述有机分子薄膜中,所述碳纳米管的质量占比为大于0,且小于1%。 3.根据权利要求1所述的有机分子薄膜,其特征在于:所述有机分子包括P3HT、P3DDT和PCBM。 4.一种有机分子薄膜的制备方法,其特征在于,包括步骤:s1、将碳纳米管溶解于分子溶液中,分散、离心后获得上清液;s2、制备有机分子溶液;s3、将上清液和有机分子溶液混合,然后通过旋涂方式获得掺杂有碳纳米管的有机分子薄膜。 5.根据权利要求4所述的有机分子薄膜的制备方法,其特征在于:所述分子溶液为P3DDT溶液。 6.根据权利要求4所述的有机分子薄膜的制备方法,其特征在于:所述有机分子溶液为P3HT与PCBM的混合溶液。 7.根据权利要求4所述的有机分子薄膜的制备方法,其特征在于,具体包括步骤:(1)、称量10重量份的P3DDT与3重量份的碳纳米管置于甲苯溶液中,之后超声、离心,去除沉淀得到第一上清液;(2)、通过抽滤去除第一上清液中的溶剂,之后将得到的P3DDT与碳纳米管的混合物置于邻二氯苯溶剂中,超声、离心,去除沉淀得到第二上清液;(3)、称量6重量份的P3HT与6重量份的PCBM置于邻二氯苯溶剂中,均匀混合后获得有机分子溶液;(4)、将第二上清液加入到有机分子溶液中,均匀混合后,通过旋涂的手段涂覆于PEDOT/PSS上,获得有机分子薄膜。 8.一种光电器件,其特征在于:包括权利要求1至3任一所述的有机分子薄膜。 9.一种控制有机分子薄膜厚度的方法,其特征在于:有机分子溶液中掺杂不同含量的碳纳米管,以旋涂方式制备成不同厚度有机分子薄膜。

    说明书

    技术领域

    本申请属于光电技术领域,特别是涉及一种有机分子薄膜及其制备方法、 光电器件。

    背景技术

    由于聚合物呈现多种性质,其薄膜在各种领域都有广泛的应用前景。

    聚合物薄膜的制备,常采用的手段有旋涂,刮涂等。对于旋涂聚合物薄 膜,通过旋转速度、旋转时间以及溶液浓度、粘度的调节以及溶剂的选择, 可以得到厚度连续变化的薄膜。但是优化上述条件之后聚合物的薄膜存在一 个最大的薄膜厚度,如果需要超过此最大厚度的薄膜,通过减少转速与旋转 时间,以及通过增加溶液浓度都不可能实现。而且,当聚合物的浓度较高时, 会出现聚合物的溶解困难,所得到的薄膜粗糙度增加。但是在实际应用中, 往往需要更厚的旋涂薄膜。

    以有机光伏应用为例,在一定厚度范围内,聚合物薄膜厚度增加可以增 加对太阳光的吸收,增加载流子浓度,从而提高器件电流,最终提高性能。 因而,需要一种能够增加聚合物薄膜厚度的方法。

    发明内容

    本发明的目的在于提供一种有机分子薄膜及其制备方法、光电器件,以 克服现有技术的不足。

    为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

    本申请实施例公开一种掺杂有碳纳米管的有机分子薄膜。

    优选的,在上述的有机分子薄膜中,有机分子可以为聚合物或有机半导 体分子。聚合物包括但不限于如下种类聚合物单独使用或混合使用:聚酯(如 聚甲基丙烯酸甲酯)、聚芳酯、聚酰胺(如聚酰胺66)、聚吡咯及其衍生物、聚 苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚硅氧烷、聚醚(如聚苯醚)、聚乙烯及 其衍生物、聚乙炔、聚碳酸酯、聚丙烯腈。半导体分子包括但不限于下列某 一单独半导体或其混合物:聚噻吩及其衍生物、聚吡咯及其衍生物、聚苯胺 及其衍生物、聚芴及其衍生物、并五苯、酞菁、亚酞菁、卟啉、菁、苝、C60。

    优选的,在上述的有机分子薄膜中,所述有机分子薄膜中,所述碳纳米 管的质量占比为大于0,且小于1%。碳纳米管可以为半导体性碳纳米管,也 可以为金属性碳纳米管;碳纳米管可以为单壁碳纳米管,也可以为多壁碳纳 米管;碳纳米管可以单分散状态存在,也可以为多个碳纳米管聚集状态;碳 纳米管可以为单一手性的碳纳米管,也可以是多种手性碳纳米管的混合物。

    优选的,在上述的有机分子薄膜中,所述有机分子包括P3HT、P3DDT 和PCBM。

    相应地,本申请实施例还公开了一种有机分子薄膜的制备方法,包括步 骤:

    s1、将碳纳米管溶解于分子溶液中,分散、离心后获得上清液(碳纳米管 被分子包覆);

    s2、制备有机分子溶液;

    s3、将上清液和有机分子溶液混合,然后通过旋涂方式获得掺杂有碳纳米 管的有机分子薄膜。

    优选的,在上述的有机分子薄膜的制备方法中,所述分子溶液为P3DDT 溶液。分子溶液中的分子可以是有机小分子也可以是有机高分子。包括但不 限于如下分子或其混合物:葡萄糖、氨基酸、多肽、DNA、SDS、曲拉通、丙 烯酸、对苯乙烯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚芴及其衍生物、聚噻吩及其 衍生物。

    优选的,在上述的有机分子薄膜的制备方法中,所述有机分子溶液为 P3HT与PCBM的混合溶液。

    优选的,在上述的有机分子薄膜的制备方法中,具体包括步骤:

    (1)、称量10重量份的P3DDT与3重量份的碳纳米管置于甲苯溶液中, 之后超声、离心,去除沉淀得到第一上清液;

    (2)、通过抽滤去除第一上清液中的溶剂,之后将得到的P3DDT与碳纳 米管的混合物置于邻二氯苯溶剂中,超声、离心,去除沉淀得到第二上清液;

    (3)、称量6重量份的P3HT与6重量份的PCBM置于邻二氯苯溶剂中, 均匀混合后获得有机分子溶液;

    (4)、将第二上清液加入到有机分子溶液中,均匀混合后,通过旋涂的 手段涂覆于PEDOT/PSS上,获得有机分子薄膜。

    本申请实施例还公开了一种光电器件,包括上述的有机分子薄膜。

    本申请实施例还公开了一种控制有机分子薄膜厚度的方法,有机分子溶 液中掺杂不同含量的碳纳米管,以旋涂方式制备成不同厚度有机分子薄膜。

    与现有技术相比,本发明的优点在于:

    1)、通过旋涂得到的有机分子薄膜较为均匀。

    2)、通过掺杂方式实现薄膜厚度增加,实现薄膜厚度纳米量级提高。

    3)、对于光电/电光应用领域,此种方法得到的有机分子薄膜在厚度增加 的同时,不会显著降低薄膜的载流子迁移率。

    附图说明

    为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面 描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员 来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

    图1所示为本发明具体实施例中聚合物薄膜厚度与碳纳米管掺杂含量的 关系曲线。

    具体实施方式

    为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图对本发明 的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例 示。附图中所示和根据附图描述的本发明的实施方式仅仅是示例性的,并且 本发明并不限于这些实施方式。

    在此,还需要说明的是,为了避免因不必要的细节而模糊了本发明,在 附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤,而省 略了与本发明关系不大的其他细节。

    以碳纳米管掺杂聚合物P3HT与有机分子PCBM的混合溶液旋涂制备薄 膜为例:

    称量P3DDT(聚3-十二烷基噻吩)10mg与碳纳米管3mg置于6ml甲苯 溶液中,之后将此溶液超声4小时,10000g离心力离心4小时,去除沉淀得 到上清溶液。

    另外称量6mgP3HT(聚3-己基噻吩)与6mgPCBM(苯基C60-丁酸甲酯) 置于300ul邻二氯苯溶剂中,50°搅拌一定时间使二者均匀混合,得到聚合物 溶液。

    将上清溶液通过抽滤去除溶剂,之后将得到的P3DDT与碳纳米管的混合 物置于邻二氯苯溶剂中,超声一定的时间,离心去除沉淀之后得到更换溶剂 后的上清液。之后将更换溶剂后的上清液以一定比例加入到P3HT与PCBM 的混合溶液中,最终得到P3HT、PCBM、P3DDT与碳纳米管的混合溶液,将 此溶液在一定温度下搅拌适当时间,使其混合均匀。

    之后将上述的混合溶液以适当的体积涂覆于基底PEDOT/PSS上并旋涂, 以600rpm旋涂60秒为例,添加不同含量的碳纳米管得到的膜厚分别为 287nm,292nm,311nm,而同等条件下,不加碳纳米管的薄膜厚度为281nm, 碳纳米管含量与膜厚的关系如图1所示。

    本发明方法制备的厚度增加的薄膜,可以应用于光催化、电光转换、光 电转换等领域。

    最后,还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意 在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者 设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包 括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

    关 键  词:
    一种 有机 分子 薄膜 及其 制备 方法 光电 器件
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