Analys av Organiska Photovoltaics genom Att Använda nanoIR

Vid AZoNano Redaktörer

Bordlägga av Tillfredsställer

Inledning
Överblick
nanoIRPlattform
     nanoIR Ställer In
     Särdrag av nanoIRPlattformen
Mätningar av Tappa-Casten P3HT och PCBMdoped P3HT filmar
     Tappa-Casted P3HT Filmar
     PCBM-dopad P3HT-blandning
Avslutning
Om Anasys Instrumenterar

Inledning

Organiska photovoltaic (PV) material används, i att exploatera som är sol-, driver som en källa för alternativ energi. Polymerblandningar av poly (3-hexylthiophene), P3HT, och (6,6) - syrlig methyl ester för phenyl-C61-butyric (PCBM) är en populär oljedosering-acceptor (DA) i stora partierheterojunction (BHJ) som används brett för sådan applikationer. AFM och TEM har varit van vid karakteriserar strukturera av PVEN filmar på kick-rumslig upplösning; men kemisk information är mycket svår att erhålla på nanoscalen.

Överblick

I denna applikation notera, har topografiska särdrag korrelerats till den kemiska spektroskopin för lokalen på P3HT, och PCBM- dopad P3HT filmar genom att använda den innovativa nanoIR™teknologin. En uppsättning av kicken (~ 100 nm) löste rumsligt kemisk analys av photovoltaic material, namely, poly, P3HT ((3 - hexylthiophene)) och PCBM ((6,6) - syrlig methyl ester för phenyl-C61-butyric) utförs.

nanoIRPlattform

Den Infraröda (IR) spektroskopin används gemensamt för analytisk mätning i industriella och akademiska R&D-laboratorium. Det rumsliga upplösningsgenombrottet erhålls av en innovativ teknik som använder en nanoscalesond från ett atom- styrkamikroskop, (AFM) som agerar som IR-absorbanceavkännaren. Naturen av IR-absorbanceupptäckten resulterar i mätningar av mekanisk rekvisita för nanoscale samtidigt med nanoscalemorfologi, tillsammans med kemisk sammansättning. NanoIRen har integrerat också nanoscale som den termiska egenskapen som kartlägger att resultera i ett multifunctional, bearbetar, som ger nanoscale strukturerar, kemisk, mekanisk och termisk rekvisita. Dr. Alexandre Dazzi från Laboratoiren de Chimie Fysik, CLIO, den Universite Paris-Suden, Orsay, Frankrike, bana väg för en patenterad teknologi som sammanslutningar AFM och IR-Spektroskopin (AFM-IR).

Figurera 1. NanoIRPlattformen

Figurera 2. Slutet beskådar upp av prisma- och AFM-mätningshuvudet

nanoIR Ställer In

NanoIRsystemet använder en pulserad justerbar IR-källa som upphetsar molekylära vibrationer i en ta prov som har monterats på en genomskinlig (ZnSe) prisma för IR. Systemets IR-källan framkallas genom att använda en privat teknologi som är fortlöpande justerbar från 1200 till 3600 som, cm som-1 täcker ett brett, spänner av spectrumen mitt--IR. Absorberingen av utstrålning vid ta prov resulterar i termisk utvidgning för uppvärmning och för foren som orsakar resonant svängningar av cantileveren. De framkallade svängningarna resulterar i en karakteristisk ringdown, som visat in Figurera 3.

Figurera 3. Schematisk visning tekniken bak nanoIRen

Det är möjligheten för att nanoIRanvändare snabbt ska granska regioner av en ta prov till och med AFM som avbildar och som därefter erhåller kemiska spectra för kickupplösning på utvalda regioner på ta prov. Som visat in Figurera 4, polymerspectra erhållande från nanoIRsystemet har visat bra korrelation med bulk Fourier omformar infraröda spectra (FT-IR).

Figurera 4. En jämförelse av spectrumen som frambrings av (den röda) nanoIRen, och konventionella FT-IR (blått) av en polystyren tar prov.

Särdrag av nanoIRPlattformen

Särdragen av nanoIRplattformen är listat nedanfört:

  • NanoIRsystemet ger infraröda spectra med hög upplösning och data på den mekaniska rekvisitan av ta prov. Detta är fulländat, som nämnt över, genom att övervaka frekvensen av grunden eller de högre resonant funktionslägena av cantileveren.
  • Den resonant frekvensen för kontakten av cantileveren förbinds direkt till styvheten av ta prov och kan vara van vid kartlägger modulusen av ta prov kvalitativt.
  • NanoIRplattformen kan också utföra termisk analys för nanoscale som använder nya AFM-cantilevers som integrerar en som gör motstånd uppvärmningbeståndsdel på cantileveren avslutar
  • När Du Använder dessa cantilevers tillsammans med systemet låter lokalmätningen av övergångstemperaturen av material på ett pekar, eller en samling av pekar över en ta prov.
  • Detta låter upptäckt eller att kartlägga av det amorphous/crystalline nöjt, spänningen, grad av bot eller andra materiella kännetecken som kan karakteriseras av övergångstemperaturen av det materiellt.

Mätningar av Tappa-Casten P3HT och PCBMdoped P3HT filmar

NanoIRtekniken är görar perfekt för mätning av polymeric tar prov i vilka där är materiella variationer för lokal. Enligt provtagningtekniken måste det materiellt att sättas in som ett tunt filmar på en ZnSe prisma. Hence betvingas materialen till dropcasting från lösning direkt på prisman.

Tappa-Casted P3HT Filmar

Det är viktigt att notera att inte alla ytbehandlar särdrag på den samma AFMEN avbildar kännetecken för infraröd absorbering för aktie identiska. Ett område av intresserar visas in Figurerar 5 var mycket lilla framstickanden av beställa av få mikroner ses.

Figurera 5. Peka-och-Klicka det spektral- förvärvet över ett stort område av en tunn P3HT filmar på en ZnSe prisma

Normalized peka-och-klicka det spektral- förvärvet för IR avslöjer att endast något pekar har litet breddat absorberingssärdrag liksom en lång absorberingssvan (Spectrum 10), och knuffa nära 1500 cm- 1 definieras mindre. På annat pekar, det finnas att givna spectra är liknande till den materiella ien stora partier P3HT. På pekar släkt till spectrum 12 till 14, det ses att den breddade absorberingen verkar att vara i väg från höjdsärdrag. Att förbättra den spektral- analysen, avlästes regionen nära spectrumen 12 till 14 igen med en högre rumslig upplösning, och de släkta avbildar visas in Figurerar 6 (överträffar), och det spektral- samlingförvärvet erhållande därefter visas in Figurerar 6 (nedanfört).

Figurera 6. En spektral- samlingförvärvvisning som AFMEN avbildar (överträffa) och de motsvarande spectrana (bottna) nära fläckar 12-14 i Fig 5; att göra mellanslag mellan varje markör är ~ 100 nm

Spectrana observeras att ungefärligt 100 nm ifrån varandra och spektral- variationer ses inom det samma längdfjäll (från understödja till tredje och från femte till sjätte spectra). Som knuffa omkring 1500 cm-1 försvinner och därefter visas igen på pilarna, verkar signalera nära 1380-1 cm att göra bredare. Genom att använda nanoIR™en, kan dessa spektral- ändringar för IR ses på fantastiskt en rumslig upplösning för kick.

PCBM-dopad P3HT-blandning

I detta exempel hoppar av en ytbehandla observeras in Figurerar 7, som visar att en AFM avbildar av en värmebehandlad P3HTPCBM tar prov. Lokaliserade de specifika IR-spectrana att ytbehandla särdrag visas direkt nedanfört avbilda.

Figurera 7. En AFM avbildar, och spectrana av en värmebehandlad PCBM-dopad P3HT tar prov

När nanoIRspectrana jämförs med nanoIRspectrana för de rena delarna, identifieras lokalförändringar. De böjande funktionslägena för methylene på 1444 cm-1 och 1432 cm-1 motsvarar till P3HTEN och PCBMEN, respektive. Musikbandet för 1444-1 cm har också ett bidrag från en överlappning ringa semicirclen som sträcker funktionsläge. Den motsvarande spectrumen för den gula hashmarken har båda delar. På det yttre ringa, eller det rött markerar eller spectrum 1, är det maximalt på 1732-1 cm (PCBM) mycket litet och det del- på 1444 som cm-1 (P3HT) är framträdande. På båda gröna och purpurfärgade hashmarks (spectra 3 och 4), bidras musikbandet nära 1432-1 cm i första hand av PCBM. Slutligen föreslår skärpan av musikbandet på 1432-1 cm och starkare 1732-1 cm signalerar, att loben på centrera är mestadels PCBM.

Styvheten av ytbehandla hoppar av i förhållande till P3HTPCBM-blandning kan avbildas genom att använda nanoIR™en. När De är utsatt till enpulsera IR-laser-utstrålning på 1450 cm som-1 kontaktfrekvensen av cantileveren spåras constantly som AFM-spetsflyttningarna över ta prov. Här verkar det bulk materiellt (gulingen/apelsinen) mer styv än mest av inreområdena av hoppa av (gräsplan).

Figurera 8. Kontaktfrekvens avbildar av ett kemiskt hoppar av kartlagt över den motsvarande höjden avbildar; spänna av frekvensen är ungefärligt 30 kHz (färga bommar för: apelsin. mer styv; djupt - brunt - mer mjuk)

Avslutningar

Datan erhållande från analysen visar kapaciteten av nanoIR™en för att analysera en uppsättning av photovoltaic material med rumslig upplösning för kicken (~100 nm). De topologiska särdragen kan anknytas till deras motsvarande kemiska infraröda häften. kan rumslig upplösning för 100 nm lätt uppnås i applikationer var områdesgränser inte är bekant. Lokalen arrangerar gradvis avskiljande av material finnas, genom att jämföra lokalnanoIRpectra på hoppa avplatserna med de bulk spectrana av de rena delarna. I tillägg kartläggas släktingkontaktfrekvenserna som omger hoppa av, samtidigt med den motsvarande topografin.

Om Anasys Instrumenterar

Anasys Instrumentera Korporation är banbrytaren i sätta in av information om egenskapen för sub-100nm termisk. Företagets teknologi och produkter är van vid tilltalar metrology, och analysutmaningar i polymrerna, pharmaceuticalsna, data-lagringen och avancerad-materialen marknadsför. I 2007 namngavs Anasys, som vinnaren av två prestigefulla branschutmärkelsear, R&DEN 100 Tilldelar och Utmärkelsen för öppningsanförandet MICRO/NANO 25, båda av som känner igen Anasys som ledare i innovativ teknologi.

Källa: Anasys Instrumenterar

För mer information på denna källa behaga besök Anasys Instrumenterar

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

Last Update: 14. June 2013 09:55

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit