Анализ Органического Photovoltaics Используя nanoIR

Редакторами AZoNano

Содержание

Введение
Обзор
Платформа nanoIR
     Настроение nanoIR
     Характеристики Платформы nanoIR
Измерения фильмов Падени-Бросания P3HT и PCBMdoped P3HT
     Фильм Падения-Casted P3HT
     PCBM-данная допинг бленда P3HT
Заключение
О Аппаратурах Anasys

Введение

Органические фотовольтайческие (PV) материалы использованы в обуздывать солнечную силу как источник альтернативной энергии. Бленды Полимера поли (3-hexylthiophene), P3HT, и (6,6) - эстер phenyl-C61-butyric кисловочный метиловый (PCBM) популярный гетеропереход (DA) большого части дарител-акцептора (BHJ) который широко использован для таких применений. AFM и TEM были использованы для того чтобы характеризовать структуру фильмов PV на высок-пространственном разрешении; но химическая информация очень трудна для того чтобы получить на nanoscale.

Обзор

В этом примечании по применению, топографические характеристики были сопоставлены к местный химической спектроскопии на P3HT и данным допинг PCBM- фильмам P3HT используя новаторскую технологию nanoIR™. Комплект максимума пространственно (~ 100 nm) разрешил химический анализ фотовольтайческих материалов, namely, P3HT (поли (3 - hexylthiophene)) и PCBM ((6,6) - эстер phenyl-C61-butyric кисловочный метиловый) выполнены.

Платформа nanoIR

Ультракрасная (IR) спектроскопия обыкновенно использована для аналитически измерения в промышленных и академичных лабораториях R&D. Прорыв пространственного разрешения получен новаторским методом который использует зонд nanoscale от атомного микроскопа усилия (AFM) который действует как детектор absorbance ИК. Природа обнаружения absorbance ИК приводит к в измерениях свойств nanoscale механически одновременно с словотолкованием nanoscale, вместе с химическим составом. NanoIR также интегрировало свойство nanoscale термальное отображая приводящ к в многофункциональном инструменте который обеспечивает свойства структуры, химиката, механически и термальных nanoscale. Др. Александр Dazzi от Laboratoire de Chimie Физических данных, CLIO, Париж-Юга Universite, Orsay, Франция, pioneered запатентованная технология которая совмещает Спектроскопию AFM и ИК (AFM-IR).

Диаграмма 1. Платформа nanoIR

Диаграмма 2. Конец вверх по взгляду призмы и измерение AFM возглавляют

Настроение nanoIR

Система nanoIR использует пульсированный, регулируемый источник ИК для того чтобы возбудить молекулярные вибрации в образце который был установлен на призме ИК прозрачной (ZnSe). Источник ИК системы начат используя собственническую технологию которая непрерывно регулируема от 1200 до 3600 cm-1 покрывая обширный ряд спектра средний-ИК. Абсорбциа радиации образцом приводит к в топлении и быстром тепловом расширении которое причиняет резонирующие колебания cantilever. Наведенные колебания приводят к в характерном ringdown как показано в Диаграмме 3.

Диаграмма 3. Схематический показ метод за nanoIR

Возможно для пользователей nanoIR быстро произвести съемку зон образца через воображение AFM и после этого получить спектров высокого разрешения химических на выбранных зонах на образце. Как показано в Диаграмме 4, спектры полимера полученные от системы nanoIR демонстрировали хорошую корреляцию с навальными спектрами инфракрасного Преобразования Фурье (FT-IR).

Диаграмма 4. Сравнение спектра произведенного nanoIR (красным) и обычным FT-IR (голубым) образца полистироля.

Характеристики Платформы nanoIR

Характеристики платформы nanoIR перечислены ниже:

  • Система nanoIR обеспечивает спектры высок-разрешения ультракрасные, и данные на механически свойствах образца. Это совершено, как упомянуто выше, путем контролировать частоту основных или более высоких резонирующих режимов cantilever.
  • Частота контакта резонирующая cantilever сразу отнесена к жесткости образца и может быть использована для того чтобы отобразить модуль образца качественно.
  • Платформа nanoIR может также выполнить анализ nanoscale термальный используя романные cantilevers AFM которые интегрируют сопротивляющий нагревающий элемент на консольном конце
  • Используя эти cantilevers вместе с системой позволяет местный измерению температуры перехода материалов на одном пункте или блоке пунктов через образец.
  • Это позволяет обнаружению или отображать аморфического/кристаллического содержания, усилия, размера лечения, или других материальных характеристик которые могут быть охарактеризованы температурой перехода материала.

Измерения фильмов Падени-Бросания P3HT и PCBMdoped P3HT

Метод nanoIR совершенн для измерения полимерных образцов в которых местные материальные изменения. Согласно методу забора, материал должен быть депозирован как тонкий фильм на призме ZnSe. Следовательно материалы подвергаются к dropcasting от разрешения сразу на призму.

Фильм Падения-Casted P3HT

Важно заметить что не все характеристики поверхности на таком же изображении AFM делят идентичные ультракрасные характеристики поглощения. Сфера интересов показана в Диаграмме 5 где увидены малюсенькие выступания заказа немногих микронов.

Диаграмма 5. прием Пункт-и-Щелчка спектральный над обширным районом тонкого фильма P3HT на призме ZnSe

Прием ИК Normalized пункт-и-щелчка спектральный показывает что только некоторые пункты немножко расширяли характеристики абсорбциы как длинний кабель абсорбциы (Спектр 10) и плечо около 1500 cm- 1 более менее определены. На другие этапы, найдено что произведенные спектры подобны к материалу большого части P3HT. На этапы отнесенные к спектру 12 до 14, увидено что кажется, что будет расширенная абсорбциа далеко от характеристики высоты. Для того чтобы улучшить спектральный анализ, зона около спектра 12 до 14 была просмотрена снова с более высоким пространственным разрешением и родственное изображение показано в Диаграмме 6 (верхняя часть) и спектральный прием блока полученный потом показан в Диаграмме 6 (ниже).

Диаграмма 6. Спектральный прием блока показывая изображение AFM (верхнюю часть) и соответствуя спектры (нижние) около пятен 12-14 в Смокве 5; дистанционирование между каждой отметкой ~ 100 nm

Спектры наблюдаются что приблизительно 100 nm врозь и спектральные изменения увидены внутри такой же маштаб длины (от второго к третьему и от пятые к шестые спектры). По Мере Того Как плечо вокруг 1500 cm-1 исчезает и после этого снова появляется на стрелки, кажется, что расширяет сигнал-1 около 1380 cm. Путем использование nanoIR™, эти изменения ИК спектральные можно увидеть на изумительн высоком пространственном разрешении.

PCBM-данная допинг бленда P3HT

В этом примере, поверхностный дефект наблюдается в Диаграмме 7, на которую показано изображение AFM жары - обработанного образца P3HTPCBM. Локализованные спектры ИК специфические отделать поверхность характеристики показаны сразу под изображением.

Диаграмма 7. Изображение AFM и спектры жар-обработанного PCBM-данного допинг образца P3HT

Когда спектры nanoIR сравнены с спектрами nanoIR для чисто компонентов, местные изменения определены. Режимы метилена на 1444 cm-1 и 1432 cm-1 соответствуют к P3HT и PCBM, соответственно. Диапазон 1444-1 cm также имеет вклад от перекрывая полуокружности кольца протягивая режим. Соответствуя спектр для желтого hashmark имеет оба компонента. На наружном кольце или красной метке или спектре 1, пик на 1732 cm-1 (PCBM) малюсеньк и компоненты на 1444 cm-1 (P3HT) доминантн. И На hashmarks зеленого цвета и пурпура (спектры 3 и 4), диапазон около 1432 cm-1 главным образом способствованы PCBM. Окончательно, сметливость диапазона на 1432 cm-1 и более сильный сигнал 1732-1 cm предлагают что лепесток на центре главным образом PCBM.

Жесткость поверхностного дефекта по отношению к бленде P3HTPCBM может быть imaged используя nanoIR™. Подвергано действию к непрерывн-пульсируя радиации лазера ИК на 1450 cm-1 частота контакта cantilever трассирована постоянн по мере того как подсказка AFM двигает через образец. Здесь кусковой материал (желтый/помераец) кажется жестке чем большая часть из нутряных зон дефекта (зеленого цвета).

Диаграмма 8. изображение частоты Контакта химического дефекта отображанного над соответствуя изображением высоты; ряд частоты приблизительно 30 КГц (адвокатское сословие цвета: померанцово. жестко; глубоко - коричневый цвет - мягко)

Заключения

На данные полученные от анализа показано возможность nanoIR™ для того чтобы проанализировать комплект фотовольтайческих материалов с высоким пространственным разрешением (~100 nm). Топологические характеристики можно соединить к их соответствуя химическим ультракрасным подписям. пространственного разрешения 100 nm можно легко достигнуть в применениях где границы домена не знаны. Местное разъединение участка материалов найдено путем сравнивать местное pectra nanoIR на местах дефекта с навальными спектрами чисто компонентов. В добавлении, относительные частоты контакта окружая дефект отображаны одновременно с соответствуя топографией.

О Аппаратурах Anasys

Anasys Аппаратуры Корпорация пионер в поле данных по свойства sub-100nm термальных. Технология и продукты Компании используются для того чтобы адресовать возможности метрологии и анализа в полимерах, фармацевтической продукции, хранении данных, и рынках предварительн-материалов. В 2007, было названо Anasys по мере того как победитель 2 престижных наград индустрии, Награды R&D 100 и инаугурационной Награды MICRO/NANO 25, оба из которых узнают Anasys как руководители в новаторской технологии.

Источник: Аппаратуры Anasys

Для больше информации на этом источнике пожалуйста посетите Аппаратуры Anasys

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

Last Update: 14. June 2013 09:48

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit