Analyse die van Organische Photovoltaics nanoIR Gebruiken

Door Redacteurs AZoNano

Inhoudstafel

Inleiding
Overzicht
nanoIR Platform
     nanoIR Opstelling
     Eigenschappen van nanoIRPlatform
Metingen van daling-Gietvorm P3HT en P3HT films PCBMdoped
     P3HT Film daling-Casted
     PCBM-gesmeerd P3HT mengsel
Conclusie
Ongeveer Instrumenten Anasys

Inleiding

De Organische photovoltaic (PV) materialen worden gebruikt in het uitrusten van zonnemacht als alternatieve energiebron. De mengsels van het Polymeer van poly (3 -3-hexylthiophene), P3HT, en (6.6) - de phenyl-C61-boterzuur zure methylester (PCBM) is populaire donor-acceptor (DA) bulkheterojunction (BHJ) die wijd voor dergelijke toepassingen worden gebruikt. AFM en TEM zijn gebruikt om de structuur van de PV films bij hoog-ruimteresolutie te kenmerken; maar de chemische informatie is zeer moeilijk om bij nanoscale te verkrijgen.

Overzicht

In deze toepassingsnota, zijn de topografische eigenschappen gecorreleerd met de lokale chemische spectroscopie op P3HT en PCBM- gesmeerde P3HT films gebruikend de innovatieve nanoIR™technologie. Een reeks van hoogte (~ 100 NM) loste ruimte chemische analyse van photovoltaic materialen op, namelijk, poly P3HT ((3 - hexylthiophene)) en PCBM ((6.6) wordt - phenyl-C61-boterzuur zure methylester) uitgevoerd.

nanoIR Platform

De Infrarode (IR) spectroscopie wordt algemeen gebruikt voor analytische meting in de industriële en academische laboratoria van R&D. De ruimteresolutiedoorbraak wordt verkregen door een innovatieve techniek die een nanoscalesonde van een atoomkrachtmicroscoop gebruikt (AFM) die als de absorberingsdetector van IRL dienst doet. De aard van de de absorberingsopsporing van IRL resulteert gelijktijdig in metingen van nanoscale mechanische eigenschappen met de nanoscalemorfologie, samen met chemische samenstelling. NanoIR heeft ook nanoscale thermische bezitsafbeelding resulterend in een multifunctioneel hulpmiddel geïntegreerd dat nanoscale structuur, chemische, mechanische en thermische eigenschappen verstrekt. Dr. Alexandre Dazzi van Laboratoire DE Chimie Physique, CLIO, Universite Parijs-Sud, Orsay, Frankrijk, bereidde een gepatenteerde technologie de weg die de Spectroscopie combineert van AFM en van IRL (afm-IRL).

Figuur 1. Het nanoIRPlatform

Figuur 2. Sluit omhoog mening van het prisma en AFM het metingshoofd

nanoIR Opstelling

Het nanoIRsysteem gebruikt een gepulseerde, regelbare bron van IRL om moleculaire trillingen in een steekproef op te wekken die op transparant (ZnSe) prisma een van IRL is opgezet. De bron van IRL van het systeem wordt ontwikkeld gebruikend een merkgebonden technologie die onophoudelijk regelbaar van 1200 tot 3600 cm die een-1 brede waaier van het spectrum medio-IRL behandelen is. De absorptie van straling door de steekproef resulteert in het verwarmen en snelle thermische uitbreiding die resonerende schommelingen van de cantilever veroorzaakt. De veroorzaakte schommelingen resulteren in kenmerkend ringdown zoals aangetoond in Figuur 3.

Figuur 3. Schema die de techniek achter nanoIR tonen

Het is mogelijk voor nanoIRgebruikers gebieden van een steekproef snel om te onderzoeken door weergave AFM en dan hoge resolutie chemische spectrums te verkrijgen bij geselecteerde gebieden op de steekproef. Zoals aangetoond in Figuur 4, hebben de polymeerspectrums uit het nanoIRsysteem worden verkregen goede correlatie met de transformatie infrarode (voet-IRL) spectrums dat bulk van Fourier aangetoond.

Figuur 4. Een vergelijking van het spectrum door (rode) wordt geproduceerd nanoIR en conventioneel (blauw) voet-IRL van een polystyreensteekproef die.

Eigenschappen van nanoIRPlatform

De eigenschappen van het nanoIRplatform zijn hieronder vermeld:

  • Het nanoIRsysteem verstrekt high-resolution infrarode spectrums, en gegevens over de mechanische eigenschappen van de steekproef. Dit wordt verwezenlijkt, zoals hierboven vermeld, door de frequentie van de fundamentele of hogere resonerende wijzen van de cantilever te controleren.
  • De contact resonerende frequentie van de cantilever is direct verwant met de stijfheid van de steekproef en kan worden gebruikt om de modulus van de steekproef kwalitatief in kaart te brengen.
  • Het nanoIRplatform kan ook nanoscale thermische analyse uitvoeren die nieuwe cantilevers AFM gebruiken die een weerstand biedend het verwarmen element op het cantilevereind integreren
  • Het Gebruiken van deze cantilevers samen met het systeem staat de lokale meting van de overgangstemperatuur van materialen op één punt toe of een serie van punten over een steekproef.
  • Dit staat opsporing of afbeelding van de amorfe/kristallijne inhoud, spanning, omvang van behandeling, of andere materiële kenmerken toe die door de overgangstemperatuur van het materiaal kunnen worden gekenmerkt.

Metingen van daling-Gietvorm P3HT en P3HT films PCBMdoped

De nanoIRtechniek is perfect voor meting van polymere steekproeven waarin er lokale materiële variaties zijn. Volgens de bemonsteringstechniek, moet het materiaal als dunne film op een prisma worden gedeponeerd ZnSe. Vandaar worden de materialen onderworpen aan het dropcasting van oplossing direct op het prisma.

P3HT Film daling-Casted

Het is belangrijk om op te merken dat niet alle oppervlakteeigenschappen op het zelfde beeld AFM identieke infrarode absorptiekenmerken delen. Een aandachtsgebied wordt getoond in Figuur 5 waar de uiterst kleine uitsteeksels van de orde van weinig microns worden gezien.

Figuur 5. De spectrale aanwinst van punt-en-Klik over een groot gebied van een dunne P3HT film op een prisma ZnSe

De Genormaliseerde spectrale aanwinst van punt-en-klikIRL openbaart dat slechts sommige punten lichtjes absorptieeigenschappen zoals een lange absorptiestaart hebben verbreed (Spectrum 10) en de schouder dichtbij 1500 cm- 1 is minder bepaald. Op de andere punten, vindt men dat opgebrachte de spectrums aan het bulkP3HT materiaal gelijkaardig zijn. Op punten met betrekking tot spectrum 12 tot 14, ziet men dat de verbrede absorptie om vanaf de hoogteeigenschap schijnt te zijn. Om de spectrale analyse te verbeteren, werd het gebied dichtbij spectrum 12 tot 14 afgetast opnieuw met een hogere ruimteresolutie en het verwante beeld wordt getoond in Figuur 6 (bovenkant) en de spectrale daarna verkregen serieaanwinst wordt getoond in Figuur 6 (hieronder).

Figuur 6. Een spectrale serieaanwinst die het beeld AFM (bovenkant) tonen en de overeenkomstige spectrums (bodem) dichtbij vlekken 12-14 in Fig. 5; het uit elkaar plaatsen tussen elke teller is ~ 100 NM

De spectrums worden apart waargenomen ongeveer 100 NM en de spectrale variaties worden gezien binnen de zelfde lengteschaal (van seconde aan derde en van vijfde aan zesde spectrums). Aangezien de schouder rond 1500 cm-1 verdwijnt en dan opnieuw bij de pijlen verschijnt, schijnt het signaal dichtbij 1380-1 cm te verwijden. Door nanoIR™ te gebruiken, kunnen deze spectrale veranderingen van IRL bij een ongelooflijk hoge ruimteresolutie worden gezien.

PCBM-gesmeerd P3HT mengsel

In dit voorbeeld, wordt een oppervlaktetekort waargenomen in Figuur 7, die een beeld AFM van een thermisch behandelde steekproef P3HTPCBM toont. De gelokaliseerde IR-spectra specifiek voor oppervlakteeigenschappen worden getoond direct onder het beeld.

Figuur 7. Een beeld AFM en de spectrums van een thermisch behandelde PCBM-Gesmeerde P3HT steekproef

Wanneer de nanoIRspectrums met de nanoIRspectrums voor de zuivere componenten wordt vergeleken, worden de lokale wijzigingen geïdentificeerd. De methylene buigende wijzen bij 1444 cm-1 en 1432 cm-1 beantwoordt aan P3HT en PCBM, respectievelijk. De 1444 cm-1 band heeft ook een bijdrage van een overlappende uitrekkende wijze van de ringshalve cirkel. Het overeenkomstige spectrum voor gele hashmark heeft beide componenten. Bij buitenring of rood teken of spectrum 1, is de piek bij 1732-1 cm (PCBM) uiterst klein en de component bij 1444 cm-1 (P3HT) is dominant. Bij zowel groene als purpere hashmarks (spectrums 3 en 4), wordt de band dichtbij 1432 cm-1 hoofdzakelijk bijgedragen door PCBM. Tot Slot stellen voor de scherpte van de band bij 1432-1 cm en een sterker 1732-1 cmsignaal de kwab op het centrum meestal PCBM is.

De stijfheid van het oppervlaktetekort met betrekking tot mengsel P3HTPCBM kan imaged zijn gebruikend nanoIR™. Wanneer blootgesteld aan een onophoudelijk-pulseert laser van IRL wordt de straling bij 1450 cm-1 de contactfrequentie van de cantilever gevonden constant als AFM uiteindebewegingen over de steekproef. Hier lijkt het bulk (geel/oranje) materiaal stijver dan de meeste binnenlandse gebieden van het (groene) tekort.

Figuur 8. De frequentiebeeld van het Contact van een chemisch die tekort over het overeenkomstige hoogtebeeld in kaart wordt gebracht; de waaier van de frequentie is kHz ongeveer 30 (rassenbarrière: sinaasappel. stijver; donkerbruin - zachter)

Conclusies

De gegevens uit de analyse worden verkregen tonen het vermogen van nanoIR™ om een reeks photovoltaic materialen met hoge ruimteresolutie (~100 NM dat) te analyseren. De topologische eigenschappen kunnen met hun overeenkomstige chemische infrarode handtekeningen worden verbonden. kan de 100 NM ruimteresolutie gemakkelijk in toepassingen worden bereikt waar de domeingrenzen niet gekend zijn. De Lokale fasescheiding van materialen wordt gevonden door lokale nanoIRpectra bij de tekortplaatsen met de bulkspectrums van de zuivere componenten te vergelijken. Bovendien worden de relatieve contactfrequenties die het tekort omringen in kaart gebracht gelijktijdig met de overeenkomstige topografie.

Ongeveer Instrumenten Anasys

Het Bedrijf van de Instrumenten van Anasys is de pionier op het gebied van sub-100nm thermische bezitsinformatie. De de technologie en producten van het Bedrijf worden gebruikt om metrologie en analyseuitdagingen in de polymeren, de geneesmiddelen, de gegevensopslag, en vooruit:gaan-materialenmarkten te richten. In 2007, werd Anasys genoemd als winnaar van twee prestigieuze de industrietoekenning, de Toekenning van R&D 100 en de inaugurele Toekenning MICRO/NANO 25, allebei waarvan Anasys als leiders in innovatieve technologie zien.

Bron: De Instrumenten van Anasys

Voor meer informatie over deze bron te bezoeken gelieve Instrumenten Anasys

Date Added: Jul 19, 2011 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 06:50

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit