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有机半导体材料相对于无机半导体材料,具有价廉质轻、溶解性好、易加工成大面积柔性器件和通过分子剪裁调控光电性能的优势。因此近年来有机光电功能材料得到了蓬勃发展。但是有机材料中光激发产生的激子解离和传输的效率要比无机材料低得多。人们因此引入了双层异质结结构,在光电响应层上覆盖电荷分离层,使光致激子能够在异质结界面上实现有效的电荷分离。界面结构对有机光电器件的转换效率具有非常重要的作用。
本文研究了具有纳米结构的电荷分离界面对双层异质结薄膜器件电荷分离的影响。我们选择了TiOPc作为给体材料,C60作为受体材料。以ITO为基底,真空蒸镀了TiOPc薄膜,再以真空蒸镀和溶胶电泳法分别制备C60薄膜。通过扫描电镜我们观察到真空蒸镀的C60薄膜表面平整光滑而电泳法制备的C60电荷分离层表面具有尺寸100-200纳米的微结构。实验研究表明TiOPc/C60器件在近红外区间的光电响应曲线与TiOPc的吸收光谱曲线趋向一致且光伏响应随功率增加呈线性增强。具有纳米结构C60电荷分离界面的器件光电响应比具有平整C60界面的器件强60%左右,其原因在于作为电荷分离区域的TiOPe和纳米结构C60层接触的面积更大,提高了电荷分离的效率。