一種有機分子薄膜及其制備方法、光電器件的制作方法
【技術領域】
[0001]本申請屬于光電技術領域，特別是涉及一種有機分子薄膜及其制備方法、光電器件。
【背景技術】
[0002]由于聚合物呈現多種性質，其薄膜在各種領域都有廣泛的應用前景。
[0003]聚合物薄膜的制備，常采用的手段有旋涂，刮涂等。對于旋涂聚合物薄膜，通過旋轉速度、旋轉時間以及溶液濃度、粘度的調節以及溶劑的選擇，可以得到厚度連續變化的薄膜。但是優化上述條件之后聚合物的薄膜存在一個最大的薄膜厚度，如果需要超過此最大厚度的薄膜，通過減少轉速與旋轉時間，以及通過增加溶液濃度都不可能實現。而且，當聚合物的濃度較高時，會出現聚合物的溶解困難，所得到的薄膜粗糙度增加。但是在實際應用中，往往需要更厚的旋涂薄膜。
[0004]以有機光伏應用為例，在一定厚度范圍內，聚合物薄膜厚度增加可以增加對太陽光的吸收，增加載流子濃度，從而提高器件電流，最終提高性能。因而，需要一種能夠增加聚合物薄膜厚度的方法。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種有機分子薄膜及其制備方法、光電器件，以克服現有技術的不足。
[0006]為實現上述目的，本發明提供如下技術方案:
[0007]本申請實施例公開一種摻雜有碳納米管的有機分子薄膜。
[0008]優選的，在上述的有機分子薄膜中，有機分子可以為聚合物或有機半導體分子。聚合物包括但不限于如下種類聚合物單獨使用或混合使用: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。半導體分子包括但不限于下列某一單獨半導體或其混合物: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、亞酞菁、葉啉、菁、茈、C60。
[0009]優選的，在上述的有機分子薄膜中，所述有機分子薄膜中，所述碳納米管的質量占比為大于0，且小于1%。碳納米管可以為半導體性碳納米管，也可以為金屬性碳納米管；碳納米管可以為單壁碳納米管，也可以為多壁碳納米管；碳納米管可以單分散狀態存在，也可以為多個碳納米管聚集狀態；碳納米管可以為單一手性的碳納米管，也可以是多種手性碳納米管的混合物。
[0010]優選的，在上述的有機分子薄膜中，所述有機分子包括P3HT、P3DDT和PCBM。
[0011]相應地，本申請實施例還公開了一種有機分子薄膜的制備方法，包括步驟:
[0012]S1、將碳納米管溶解于分子溶液中，分散、離心后獲得上清液(碳納米管被分子包覆)；
[0013]s2、制備有機分子溶液；
[0014]S3、將上清液和有機分子溶液混合,然后通過旋涂方式獲得摻雜有碳納米管的有機分子薄膜。
[0015]優選的，在上述的有機分子薄膜的制備方法中，所述分子溶液為P3DDT溶液。分子溶液中的分子可以是有機小分子也可以是有機高分子。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、對苯乙烯磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、聚芴及其衍生物、聚噻吩及其衍生物。
[0016]優選的，在上述的有機分子薄膜的制備方法中，所述有機分子溶液為P3HT與PCBM的混合溶液。
[0017]優選的，在上述的有機分子薄膜的制備方法中，具體包括步驟:
[0018](I)、稱量10重量份的P3DDT與3重量份的碳納米管置于甲苯溶液中，之后超聲、離心，去除沉淀得到第一上清液；
[0019](2)、通過抽濾去除第一上清液中的溶劑，之后將得到的P3DDT與碳納米管的混合物置于鄰二氯苯溶劑中，超聲、離心，去除沉淀得到第二上清液；
[0020](3)、稱量6重量份的P3HT與6重量份的PCBM置于鄰二氯苯溶劑中，均勻混合后獲得有機分子溶液；
[0021](4)、將第二上清液加入到有機分子溶液中，均勻混合后，通過旋涂的手段涂覆于PED0T/PSS上，獲得有機分子薄膜。
[0022]本申請實施例還公開了一種光電器件，包括上述的有機分子薄膜。
[0023]本申請實施例還公開了一種控制有機分子薄膜厚度的方法，有機分子溶液中摻雜不同含量的碳納米管，以旋涂方式制備成不同厚度有機分子薄膜。
[0024]與現有技術相比，本發明的優點在于:
[0025]I)、通過旋涂得到的有機分子薄膜較為均勻。
[0026]2)、通過摻雜方式實現薄膜厚度增加，實現薄膜厚度納米量級提高。
[0027]3)、對于光電/電光應用領域，此種方法得到的有機分子薄膜在厚度增加的同時，不會顯著降低薄膜的載流子遷移率。
【附圖說明】
[0028]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。
[0029]圖1所示為本發明具體實施例中聚合物薄膜厚度與碳納米管摻雜含量的關系曲線。
【具體實施方式】
[0030]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。
[0031]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。
[0032]以碳納米管摻雜聚合物P3HT與有機分子PCBM的混合溶液旋涂制備薄膜為例:
[0033]稱量P3DDT (聚3_十二烷基噻吩)1mg與碳納米管3mg置于6ml甲苯溶液中，之后將此溶液超聲4小時，1000g離心力離心4小時，去除沉淀得到上清溶液。
[0034]另外稱量6mgP3HT (聚3-己基噻吩)與6mgPCBM(苯基C60-丁酸甲酯)置于300ul鄰二氯苯溶劑中，50°攪拌一定時間使二者均勻混合，得到聚合物溶液。
[0035]將上清溶液通過抽濾去除溶劑，之后將得到的P3DDT與碳納米管的混合物置于鄰二氯苯溶劑中，超聲一定的時間，離心去除沉淀之后得到更換溶劑后的上清液。之后將更換溶劑后的上清液以一定比例加入到P3HT與PCBM的混合溶液中，最終得到P3HT、PCBM、P3DDT與碳納米管的混合溶液，將此溶液在一定溫度下攪拌適當時間，使其混合均勻。
[0036]之后將上述的混合溶液以適當的體積涂覆于基底PED0T/PSS上并旋涂，以600rpm旋涂60秒為例，添加不同含量的碳納米管得到的膜厚分別為287nm，292nm，311nm，而同等條件下，不加碳納米管的薄膜厚度為281nm，碳納米管含量與膜厚的關系如圖1所示。
[0037]本發明方法制備的厚度增加的薄膜，可以應用于光催化、電光轉換、光電轉換等領域。
[0038]最后，還需要說明的是，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。
【主權項】
1.一種摻雜有碳納米管的有機分子薄膜。2.根據權利要求1所述的有機分子薄膜，其特征在于:所述有機分子薄膜中，所述碳納米管的質量占比為大于O，且小于1%。3.根據權利要求1所述的有機分子薄膜，其特征在于:所述有機分子包括P3HT、P3DDT和 PCBM04.一種有機分子薄膜的制備方法，其特征在于，包括步驟: S1、將碳納米管溶解于分子溶液中，分散、離心后獲得上清液； s2、制備有機分子溶液； S3、將上清液和有機分子溶液混合，然后通過旋涂方式獲得摻雜有碳納米管的有機分子薄膜。5.根據權利要求4所述的有機分子薄膜的制備方法，其特征在于:所述分子溶液為P3DDT溶液。6.根據權利要求4所述的有機分子薄膜的制備方法，其特征在于:所述有機分子溶液為P3HT與PCBM的混合溶液。7.根據權利要求4所述的有機分子薄膜的制備方法，其特征在于，具體包括步驟: (1)、稱量10重量份的P3DDT與3重量份的碳納米管置于甲苯溶液中，之后超聲、離心，去除沉淀得到第一上清液； (2)、通過抽濾去除第一上清液中的溶劑，之后將得到的P3DDT與碳納米管的混合物置于鄰二氯苯溶劑中，超聲、離心，去除沉淀得到第二上清液； (3)、稱量6重量份的P3HT與6重量份的PCBM置于鄰二氯苯溶劑中，均勻混合后獲得有機分子溶液； (4)、將第二上清液加入到有機分子溶液中，均勻混合后，通過旋涂的手段涂覆于PEDOT/PSS上，獲得有機分子薄膜。8.一種光電器件，其特征在于:包括權利要求1至3任一所述的有機分子薄膜。9.一種控制有機分子薄膜厚度的方法，其特征在于:有機分子溶液中摻雜不同含量的碳納米管，以旋涂方式制備成不同厚度有機分子薄膜。
【專利摘要】本申請公開了一種摻雜有碳納米管的有機分子薄膜，還公開了一種有機分子薄膜的制備方法及一種光電器件。通過在有機分子溶液中摻雜一定量的碳納米管，以旋涂方式制備薄膜之后，實現有機分子薄膜厚度的增加。本發明方法制備的厚度增加的薄膜，可以應用于光催化、電光轉換、光電轉換等領域。
【IPC分類】H01L51/00, C08K3/04, C08J5/18, C08K9/10, C08K7/00, C08L65/00
【公開號】CN105199328
【申請號】CN201410288917
【發明人】孫志鵬, 李紅波, 李清文
【申請人】中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2014年6月24日