一种调节有机分子薄膜结晶尺寸的方法
【技术领域】
[0001]本申请属于光电技术领域，特别是涉及一种调节有机分子薄膜结晶尺寸的方法。
【背景技术】
[0002]有机半导体分子在光电转换、电光转换、光催化等领域有着广泛的应用。对于有机半导体分子薄膜，其性能很大程度上依赖于微观结晶结构。除了常用的结晶温度与结晶时间的控制之外，聚合物的结晶可以通过控制晶种的数目实现其结晶数目与结晶尺寸的改变。但是通过外加物质控制晶种的方法往往会由于引入物质的本身性质最终影响了薄膜的应用。碳纳米管由于其本身具有优良的载流子迁移率，因而将其引入有机半导体分子薄膜中，可以实现对有机半导体分子结晶控制的同时，减少对薄膜性能的影响。
[0003]以有机光伏应用为例，为了将分离的电荷有效输运至对应电极，需要聚合物有尽可能长的共轭链段长度，以实现电荷的有效输运；然而为了实现活性层对太阳光的有效吸收与激子分离，需要聚合物的结晶尺寸不能太大，从而可以增加给体/受体的接触界面面积，增加光吸收与激子分离效率。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种调节有机分子薄膜结晶尺寸的方法，以克服现有技术的不足。
[0005]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
本申请实施例公开了一种调节有机分子薄膜结晶尺寸的方法，通过在有机分子溶液中掺杂不同含量的碳纳米管，以控制有机分子薄膜的不同结晶尺寸。
[0006]优选的，在上述的有机分子薄膜结晶尺寸的方法中，所述有机分子溶液中碳纳米管的质量比为大于0，且小于1%。
[0007]优选的，在上述的有机分子薄膜结晶尺寸的方法中，所述有机分子溶液中碳纳米管的质量比为大于0,且小于0.012%。
[0008]优选的，在上述的有机分子薄膜结晶尺寸的方法中，所述有机分子为聚合物，所述聚合物选自聚酯、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、聚丙烯腈中的一种或多种的混入口 ο
[0009]优选的，在上述的有机分子薄膜结晶尺寸的方法中，所述有机分子为半导体分子，所述半导体分子选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、亚酞菁、卟啉、菁、茈、C60中的一种或多种的混合。
[0010]优选的，在上述的有机分子薄膜结晶尺寸的方法中，所述有机分子包括Ρ3ΗΤ、P3DDT 和 PCBM。
[0011]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)、通过碳纳米管掺杂量的控制，便可以控制有机半导体分子薄膜的结晶尺寸。
【附图说明】
[0012]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。
[0013]图1所示为本发明具体实施例中不同碳纳米管含量掺杂P3HT/PCBM薄膜的X射线衍射；
图2所示为本发明具体实施例中不同碳纳米管含量对P3HT/PCBM结晶尺寸的影响。
【具体实施方式】
[0014]引入掺杂物质从而实现对结晶数目与尺寸的有效控制，进一步实现对给体/受体界面面积的调节就成为一种有效的手段。碳纳米管具有良好的载流子输运性能，因而碳纳米管的引入可以在调节聚合物结晶尺寸的同时，尽量减少对薄膜功能的破坏，本发明就提供了这种利用碳纳米管实现对有机半导体分子结晶尺寸控制的方法。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]以碳纳米管掺杂有机半导体分子P3HT (聚3-己基噻吩)与PCBM (富勒烯衍生物)的混合半导体分子薄膜为例:
1)、称量P3DDT(聚3-十二烷基噻吩)10mg与碳纳米管3mg置于6ml甲苯溶剂中，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；
2)、另外称量6mgP3HT与6mgPCBM置于300ul邻二氯苯溶剂中，50°搅拌24小时使二者均匀混合；
3)、之后将上述1)和2)中两种溶液以不同比例混合，最终得到P3HT、PCBM、P3DDT与碳纳米管的混合溶液，其中碳纳米管的含量分别为0.004%,0.008%,0.012%。将上述溶液在50°搅拌适当时间，使其混合均匀。以60uL体积涂覆于基底PED0T/PSS上并旋涂(以600rpm旋涂60秒为例)，将得到的薄膜经过高温退火之后，测量不同碳纳米管掺杂含量的薄膜的XRD，参图1所示。利用谢乐公式计算得到碳纳米管以0.004%,0.008%,0.012%掺杂到有机半导体分子混合物中时，得到的有机半导体分子薄膜中结晶尺寸分别为24.6nm，22.2nm,20.3nm，而没有掺杂碳纳米管的结晶尺寸为24.8nm，如图2所示。
[0018]本发明方法制备的薄膜，可以应用于光催化、电光转换、光电转换等领域。
[0019]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Ο?
【主权项】
1.一种调节有机分子薄膜结晶尺寸的方法，其特征在于:通过在有机分子溶液中掺杂不同含量的碳纳米管，以控制有机分子薄膜的不同结晶尺寸。2.根据权利要求1所述的有机分子薄膜结晶尺寸的方法，其特征在于:所述有机分子溶液中碳纳米管的质量比为大于0，且小于1%。3.根据权利要求1所述的有机分子薄膜结晶尺寸的方法，其特征在于:所述有机分子溶液中碳纳米管的质量比为大于0，且小于0.012%。4.根据权利要求1所述的有机分子薄膜结晶尺寸的方法，其特征在于:所述有机分子为聚合物，所述聚合物选自聚酯、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、聚丙烯腈中的一种或多种的混合。5.根据权利要求1所述的有机分子薄膜结晶尺寸的方法，其特征在于:所述有机分子为半导体分子，所述半导体分子选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、亚酞菁、卟啉、菁、茈、C60中的一种或多种的混合。6.根据权利要求1所述的有机分子薄膜结晶尺寸的方法，其特征在于:所述有机分子包括 P3HT、P3DDT 和 PCBM。
【专利摘要】本发明涉及一种调节有机半导体分子结晶尺寸的方法。通过在有机半导体分子的溶液中掺杂一定量的碳纳米管，之后将此溶液制备成薄膜，通过碳纳米管掺杂量的控制，可以调节有机半导体分子的结晶尺寸，经过结晶尺寸调节之后的半导体薄膜，可以应用于光催化、电光转换、光电转换等领域。
【IPC分类】H01L51/48
【公开号】CN105280825
【申请号】CN201410289562
【发明人】孙志鹏, 李红波, 李清文
【申请人】中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2014年6月24日