基于共轭聚合物的有机光电器件中金属/聚合物界面结构的同步辐射研究

基于共轭聚合物的有机光电器件包括聚合物发光二极管（PLED）、聚合物太阳能电池（PSC）和聚合物场效应管（PFET）。在这些器件中，金属/聚合物界面是其中一个重要的组成部分，且界面的形貌、电子结构、化学组成和化学状态是影响器件性能的重要因素之一。本项目拟运用同步辐射光电子能谱（包括价带谱和芯能级谱）（SRPES）和近边X射线吸收谱（NEXAFS）等同步辐射技术结合原子力显微镜（AFM）、低能离子散射谱（LEIS）和吸附微量热等常规表面科学技术研究金属/聚合物界面形成过程中金属在聚合物表面上的生长、扩散、电荷传递及界面反应和形貌等；考察这些表面和界面的结构随金属及聚合物种类不同而产生的变化以及界面调控对界面性能的影响等。通过了解这些界面结构的本质和对原型器件性能的测试，获得界面结构与器件性能之间的内在联系，为研制和开发高性能聚合物有机光电器件提供理论依据和技术指导。

本项目运用同步辐射光电子能谱（SRPES）和近边X 射线吸收谱（NEXAFS）等同步辐射技术结合原子力显微镜（AFM）、扫描隧道显微镜（STM）等常规表面科学技术研究了基于共轭聚合物的有机光电器件中金属/聚合物界面形成过程中金属在聚合物表面上的生长、扩散、电荷传递及界面反应和形貌；考察了这些表面和界面的结构随金属及聚合物种类不同而产生的变化以及界面调控对界面性能的影响等。由于石墨烯插入金属/聚合物界面可以提高器件的性能，为了理解其作用机制，了石墨烯与金属表面的相互作用及将石墨烯转移至不同表面上的。同时，为了拓宽金属/有机界面结构的研究范围，研究了有机分子在金属表面的反应及形成有机纳米结构的过程和机理。考察了界面结构调控和对聚合物原型器件性能的影响，获得了界面结构与器件性能之间的内在联系。这些研究为研制和开发高性能有机光电器件提供了重要的理论依据和技术指导。依托本项目的资助，共发表包括Acc. Chem. Res., Angew. Chem. Int. Ed., ACS Nano和Carbon在内的SCI论文25篇，还有部分工作待发表。培养了毕业博士生4人、硕士生1人，另有2名博士生和2名硕士生在读。