对使用 nanoIR 的有机 Photovoltaics 的分析

由 AZoNano 编辑

目录

简介
概览
nanoIR 平台
     nanoIR 设置
     nanoIR 平台功能
下落转换 P3HT 和 PCBMdoped P3HT 影片的评定
     下落Casted P3HT 影片
     PCBM 被掺杂的 P3HT 混合
结论
关于 Anasys 仪器

简介

有机光致电压的 (PV)材料用于利用太阳能作为一个代用能源。 多 (3-hexylthiophene), P3HT 的聚合物混合,和 (6,6) - 苯基 C61 丁酸酸甲基酯 (PCBM) 是为这样 (DA)应用是 (BHJ)用途广泛的普遍的服务供应商接受人批量项目货签异质结。 AFM 和 TEM 用于分析 PV 影片的结构在高空间的解决方法; 但是化工信息是非常难获得在 nanoscale。

概览

使用创新 nanoIR™技术,在此应用注解,地形学功能与在 P3HT 的局部化工分光学和 PCBM- 被掺杂的 P3HT 影片关联。 一套空间高 (~ 100 毫微米) 解决了对光致电压的材料,即, P3HT 的化学分析 (多 (3 - hexylthiophene)) 并且 PCBM ((6,6) - 苯基 C61 丁酸酸甲基酯) 执行。

nanoIR 平台

红外 (IR)分光学为分析评定是常用的在行业和学术 R&D 实验室。 空间分辨率突破由使用从一个基本强制显微镜的 nanoscale 探测作为 (AFM)红外线吸光度探测器的一个创新技术获得。 红外线吸光度检测的本质同时导致 nanoscale 机械性能的评定与 nanoscale 形态学,以及化学成分。 nanoIR 也集成映射造成提供 nanoscale 结构,化学制品,机械和热量属性的一个多功能工具的 nanoscale 热量属性。 亚历山大 Dazzi 博士从 Laboratoire de Chimie Physique, CLIO, Universite 巴黎 Sud, Orsay,法国的,作早期工作在结合 AFM 和红外线分光学的给予专利的技术 (AFM-IR)。

图 1。 nanoIR 平台

图 2. 这面棱镜的视图的关闭和 AFM 评定朝向

nanoIR 设置

nanoIR 系统使用一个搏动的,可调整的红外线来源激发 在红外线透明的范例的分子振动 (ZnSe) 棱镜被挂接。 系统的红外线来源被开发使用从 1200 不断地是可调整的到报道各种各样的这个中间红外线光谱的-1 3600 cm 的所有权技术。 辐射的吸收由这个范例的导致热化和导致悬臂的共振动摆的迅速热扩散。 如图 3. 所显示,导致的动摆导致一典型 ringdown。

图 3. 概要陈列在 nanoIR 后的技术

迅速地调查范例的地区通过 AFM 想象然后得到高分辨率化工光谱在这个范例的所选的地区 nanoIR 用户是可能的。 如图 4 所显示,从 nanoIR 系统得到的聚合物光谱展示了与批量傅立叶变换红外线 (FT-IR) 光谱的好相关性。

图 4。 nanoIR (红色) 和常规 FT-IR 生成的光谱的比较 (蓝色) 多苯乙烯范例。

nanoIR 平台功能

nanoIR 平台的功能如下是列出的:

  • nanoIR 系统在这个范例的机械性能提供高分辨率红外波谱和数据。 这通过监控悬臂的根本或更高的共振模式的频率是实现的,如上所述。
  • 悬臂的联络谐振频率直接地与这个范例的僵硬有关,并且可以使用定性地映射这个范例的模数。
  • nanoIR 平台可能也执行使用集成抗拒发热设备在这个悬臂式末端的新颖的 AFM 悬臂的 nanoscale 热分析
  • 使用以及这个系统的这些悬臂允许转变温度材料或一一些的局部评定在范例间的点。
  • 这允许可以描绘为材料的转变温度的检测或映射无定形/水晶目录、治疗的重点、区域,或者其他材料特性。

下落转换 P3HT 和 PCBMdoped P3HT 影片的评定

nanoIR 技术对上有局部物质变化聚合物范例的评定是理想的在。 根据取样技术,材料必须存款作为在 ZnSe 棱镜的薄膜。 因此材料从属于对 dropcasting 从解决方法直接地在这面棱镜上。

下落Casted P3HT 影片

注意到是重要的,不是在同一个 AFM 图象的所有的表面功能共享相同的红外吸收特性。 兴趣范围在表 5 显示少量微米等级的微小的伸进被看到的地方。

在 ZnSe 棱镜的图 5. 点和单击光谱购买在一部稀薄的 P3HT 影片的一大区

正常化的点和单击红外线光谱购买表示仅那些点轻微扩展了吸收功能例如长的吸收尾标 (光谱 10) 和在 1500 cm 附近的肩膀- 1 被定义。 在其他点,发现产生的光谱类似于批量项目货签 P3HT 材料。 在点与光谱 12 到 14 有关,被看见变宽的吸收看来是远离高度功能。 在这个光谱 12 到 14 附近要改进光谱分析,这个区域再浏览与一个更高的空间分辨率,并且相关图象在表 6 (顶层) 显示,并且之后获得的光谱列阵购买在表 6 (见下) 显示。

图 6。 显示 AFM 图象 (顶层) 和对应的光谱的光谱列阵购买 (底部) 在地点附近 12-14 在图 5; 在每个标记之间的间隔是 ~ 100 毫微米

光谱注意到大约 100 毫微米和分开光谱差异在同一个长度缩放比例内被看见 (从第二到第三和从第五个到第六个光谱)。 然而当肩膀大约 1500-1 cm 消失和出现于箭头,在 1380 cm 附近的信号-1 看上去加宽。 通过使用 nanoIR™,这些红外线光谱更改能被看到在一个惊人地高空间分辨率。

PCBM 被掺杂的 P3HT 混合

在本例中,表面损坏在表 7 被观察,显示一个热处理的 P3HTPCBM 范例的一个 AFM 图象。 特定局限化的红外线的光谱出现功能直接地在这个图象下显示。

图 7。 AFM 图象和一个热处理的 PCBM 被掺杂的 P3HT 范例的光谱

nanoIR 光谱与纯要素的时 nanoIR 光谱比较,局部改变被识别。 在 1444 cm 和 1432 cm 的-1 次甲基弯曲的模式-1 对应于 P3HT 和 PCBM,分别。 1444 cm-1 范围也有从舒展模式的一个重叠的环形半圆的摊缴。 黄色军役袖张的对应的光谱有两个要素。 在外面环形或红旗或者光谱 1,在 1732 cm (PCBM-1 ) 的峰顶是微小和在 cm 的 1444 的要素-1 (P3HT) 是统治的。 在绿色和紫色军役袖张 (光谱 3 和 4),在 1432 cm 附近的范围-1 由 PCBM 主要贡献。 终于,范围的锋利在 1432 cm 的-1 和一个更加严格的 1732 cm-1 信号建议耳垂在这个中心是主要 PCBM。

表面损坏的僵硬关于 P3HTPCBM 混合的可以是印象的使用 nanoIR™。 当显示在持续脉动的红外线激光辐射在 1450 cm-1 悬臂的联络频率经常被跟踪,当 AFM 技巧在这个范例间移动。 这里这份粒状材料 (黄色/桔子) 比大多看上去僵硬这个缺陷 (绿色) 的内部区。

图 8. 一个化工缺陷的联络频率图象被映射在对应的高度图象; 频率的范围是大约 30 kHz (对有色人种的歧视: 橙色。 更加僵硬; 深褐色 - 更加虚拟)

结论

从这个分析得到的数据显示 nanoIR™的功能分析一套与高空间分辨率 (~100 毫微米) 的光致电压的材料。 拓扑功能可以与他们对应的化工红外签名被链接。 100 毫微米空间分辨率在域限定范围不知道的应用可以容易地达到。 材料的局部分相通过在缺陷站点的局部 nanoIR pectra 找到与批量范围纯要素比较。 另外,包围这个缺陷的相对联络频率同时映射与对应的地势。

关于 Anasys 仪器

Anasys Instruments Corporation 是先驱在子100nm 热量属性信息领域。 公司的技术和产品在聚合物、配药、资料保存和先进材料市场上用于解决计量学和分析挑战。 在 2007年, Anasys 被命名了,因为二个有名望的行业证书、 R&D 100 证书和就职 MICRO/NANO 25 证书的获奖者,其中之二在创新技术认可 Anasys 作为领导先锋。

来源: Anasys 仪器

关于此来源的更多信息请参观 Anasys 仪器

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

Last Update: 14. June 2013 09:07

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit