[發明專利]一種調節有機分子薄膜結晶尺寸的方法

在審

• 申請號: 201410289562.2
• 申請日: 2014-06-24
• 公開（公告）號: CN105280825A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發明（設計）人: 孫志鵬;李紅波;李清文
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: H01L51/48
• 分類號: H01L51/48
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

技術領域

本申請屬于光電技術領域，特別是涉及一種調節有機分子薄膜結晶尺寸的方法。

背景技術

有機半導體分子在光電轉換、電光轉換、光催化等領域有著廣泛的應用。對于有機半導體分子薄膜，其性能很大程度上依賴于微觀結晶結構。除了常用的結晶溫度與結晶時間的控制之外，聚合物的結晶可以通過控制晶種的數目實現其結晶數目與結晶尺寸的改變。但是通過外加物質控制晶種的方法往往會由于引入物質的本身性質最終影響了薄膜的應用。碳納米管由于其本身具有優良的載流子遷移率，因而將其引入有機半導體分子薄膜中，可以實現對有機半導體分子結晶控制的同時，減少對薄膜性能的影響。

以有機光伏應用為例，為了將分離的電荷有效輸運至對應電極，需要聚合物有盡可能長的共軛鏈段長度，以實現電荷的有效輸運；然而為了實現活性層對太陽光的有效吸收與激子分離，需要聚合物的結晶尺寸不能太大，從而可以增加給體/受體的接觸界面面積，增加光吸收與激子分離效率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種調節有機分子薄膜結晶尺寸的方法，以克服現有技術的不足。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

本申請實施例公開了一種調節有機分子薄膜結晶尺寸的方法，通過在有機分子溶液中摻雜不同含量的碳納米管，以控制有機分子薄膜的不同結晶尺寸。

優選的，在上述的有機分子薄膜結晶尺寸的方法中，所述有機分子溶液中碳納米管的質量比為大于0，且小于1%。

優選的，在上述的有機分子薄膜結晶尺寸的方法中，所述有機分子溶液中碳納米管的質量比為大于0，且小于0.012%。

優選的，在上述的有機分子薄膜結晶尺寸的方法中，所述有機分子為聚合物，所述聚合物選自聚酯、聚芳酯、聚酰胺、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、聚乙烯及其衍生物、聚乙炔、聚碳酸酯、聚丙烯腈中的一種或多種的混合。

優選的，在上述的有機分子薄膜結晶尺寸的方法中，所述有機分子為半導體分子，所述半導體分子選自聚噻吩及其衍生物、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、亞酞菁、卟啉、菁、苝、C60中的一種或多種的混合。

優選的，在上述的有機分子薄膜結晶尺寸的方法中，所述有機分子包括P3HT、P3DDT和PCBM。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

1）、通過旋涂得到的有機分子薄膜較為均勻；

2）、通過碳納米管摻雜量的控制，便可以控制有機半導體分子薄膜的結晶尺寸。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1所示為本發明具體實施例中不同碳納米管含量摻雜P3HT/PCBM薄膜的X射線衍射；

圖2所示為本發明具體實施例中不同碳納米管含量對P3HT/PCBM結晶尺寸的影響。

具體實施方式

引入摻雜物質從而實現對結晶數目與尺寸的有效控制，進一步實現對給體/受體界面面積的調節就成為一種有效的手段。碳納米管具有良好的載流子輸運性能，因而碳納米管的引入可以在調節聚合物結晶尺寸的同時，盡量減少對薄膜功能的破壞，本發明就提供了這種利用碳納米管實現對有機半導體分子結晶尺寸控制的方法。

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細說明。這些優選實施方式的示例在附圖中進行了例示。附圖中所示和根據附圖描述的本發明的實施方式僅僅是示例性的，并且本發明并不限于這些實施方式。

在此，還需要說明的是，為了避免因不必要的細節而模糊了本發明，在附圖中僅僅示出了與根據本發明的方案密切相關的結構和/或處理步驟，而省略了與本發明關系不大的其他細節。

以碳納米管摻雜有機半導體分子P3HT（聚3-己基噻吩）與PCBM（富勒烯衍生物）的混合半導體分子薄膜為例：

1）、稱量P3DDT（聚3-十二烷基噻吩）10mg與碳納米管3mg置于6ml甲苯溶劑中，將此溶液超聲4小時，10000g離心力離心4小時，去除沉淀得到上清溶液；

2）、另外稱量6mgP3HT與6mgPCBM置于300ul鄰二氯苯溶劑中，50°攪拌24小時使二者均勻混合；