论文部分内容阅读
有机半导体材料具有成本低，加工工艺简单，可制备柔性器件等优势，广泛应用于有机太阳能电池、有机场效应管、有机发光二极管等领域。然而，有机半导体材料也存在载流子浓度低，迁移率小，易分解等不足，限制了其更广泛的应用。提高有机半导体材料性能需要加强对其基础特性的研究，拓宽有机半导体材料的应用领域;引入新的物理机制;通过改进制备工艺，提高有机半导体成膜质量;有机半导体掺杂改性;开发有机-无机杂化材料。 本论文基于有机小分子材料红荧烯(rubrene)及有机-无机杂化钙钛矿材料甲胺铅碘(CH3NH3PbI3)展开以下四个方面工作: (1)深入研究了有机小分子半导体红荧烯的光电性质，包括利用紫外-可见吸收光谱研究了薄膜态和溶液态红荧烯分子中电子跃迁能级，利用椭偏光谱法拟合了薄膜态红荧烯的光学常数，通过引入金属表面等离激元增强了红荧烯薄膜的光致发射。此外，还制备了基于红荧烯薄膜的有机肖特基二极管，拓宽了有机材料的应用领域。 (2)利用化学气相沉积(CVD)法制备了单层MoS2薄膜，在其上沉积红荧烯薄膜。研究了红荧烯在二维层状半导体材料上的生长机制，研究发现红荧烯将由单晶硅上的岛状生长模式转变为二维单层MoS2上的层状生长，晶界减少，成膜质量大大提高。此外，本章中还利用物理气相传输法(PVT)制备了红荧烯单晶，研究了不同生长条件对晶体的生长的影响，最后制备了红荧烯单晶场效应管。 (3)通过对红荧烯薄膜掺杂MoO3，制备电荷转移络合物，对络合物的光学特性进行了研究。研究发现MoO3与红荧烯强相互作用，在红荧烯禁带中诱导出中间能级，随着掺杂浓度的增大，相互作用增强导致电荷转移激子跃迁所需要的能量减少。在本章中，还将rubrene:MoO3电荷转移络合物用于金属—半导体界面修饰，降低肖特基势垒，形成欧姆接触，可应用于有机光电器件电极的修饰。最后，基于rubrene:MoO3电荷转移络合物的近红外吸收特性制备了近红外光电探测器，表现出良好的近红外光电响应特性。 (4)利用双源共蒸镀法制备了有机-无机杂化钙钛矿材料CH3NH3PbI3薄膜，基于CH3NH3PbI3薄膜制备了反型平面结构的钙钛矿电池，通过对CH3NH3PbI3薄膜退火处理，提高成膜质量，电池能量转换效率相对提高了12％。基于CH3NH3PbI3薄膜还制备了有机-无机杂化肖特基二极管，拓宽了钙钛矿材料的应用领域。此外，还研究了CH3NH3PbI3薄膜对A1/p-Si电荷传输特性的影响。本章最后，采用分步输运终端控温的方法改进CVD成膜方式，成功制备大面积、结晶良好的CH3NH3PbI3薄膜，拓宽了有机-无机杂化钙钛矿薄膜的制备方法。