共轭高分子界面层的结构及其形成过程研究

In organic optoelectronic devices, the structure of the interfacial layer of the conjugated polymer thin film is critical to device performance. This project proposes to investigate in real time by QCM-D the formation process of the conjugated polymer film onto the substrate from solution, explore the influence of the substrate surface properties on the interfacial layer structure and its formation process, and in conjunction with spectroscopic and X-ray diffraction techniques study systematically the packing and orientation of the conjugated molecules and phase structure in the interfacial layer. By monitoring the formation process of the interfacial layer, we attempt to establish the deposition and crystallization mechanism of the conjugated polymer on the substrate surface, and clarify the interfacial interactions between the conjugated molecules and the substrate. We plan to develop a method to directly assess the interfacial structure, which will be correlated to the substrate surface properties and device performance. The findings are expected to provide guidance to the interface engineering in optoelectronic devices for improved performance.

在有机光电器件中，共轭高分子与基底间的界面层的结构对器件性能至关重要。本项目拟利用QCM-D技术实时在线研究共轭高分子从溶液中在基底上的成膜过程，探索基底表面性质对共轭高分子界面层结构及其形成过程的影响，并结合光谱及X-射线衍射等方法系统研究界面层中共轭分子的排列、取向及相区结构。通过对界面层形成过程的实时跟踪，建立共轭高分子在基底表面的吸附、结晶机理，明确共轭高分子与基底间的界面相互作用；建立直接分析界面层结构的方法，揭示基底表面性质与共轭高分子界面层结构及器件性能的内在关系，以期为制备高性能有机光电器件提供指导。

聚3-己基噻吩（P3HT）是用于构筑有机场效应晶体管及有机太阳能电池的最有前途的高分子半导体材料之一。由于刚性的骨架及主链与侧链的不相容性，P3HT分子倾向于自组装成一维的有序纳米结构，我们的工作之一就是研究了一种特殊P3HT的一维纳米结构——单层分子纳米晶须的形成条件，得到了单层分子纳米晶须形成的规律。另外，研究表明在有机太阳能电池中，P3HT与碳材料的相互作用对器件性能至关重要，而这种相互作用仅发生在界面上，给研究造成了很大的困难，我们的工作之二就是研究了P3HT在高定向裂解石墨表面的Raman光谱发生峰的裂分的现象，确定了P3HT与HOPG之间存在强烈的相互作用力。