What is the role of insulating polymers in conductive polymer diluted thin films?

绝缘聚合物在导电聚合物稀释薄膜中起什么作用？

基本信息

批准号：
21K14698
负责人：
佐藤友哉
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Tokyo University of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

2022年度はポリフルオレン（PFO）とポリスチレン（PS）を混合することによって形成されるPFOのβ相に関して、両者の混合比率とβ相の形成量の関係について検討を進めた。これまでβ相形成は吸収スペクトルの変化から評価されてきたが、従来法ではPFOの凝集による変化もβ相として評価されてしまっていた。そこで、従来法による評価に加え、PFOの凝集とβ相それぞれに由来する吸収ピークの強度比から両者を区別することで、定量的なβ相形成量の評価を試みた。PFO:PS混合膜に含まれるPSの割合を10～90%となるように調整した膜の吸収スペクトルの変化から評価した結果、PSの割合が70%の時に混合膜に含まれるPFOのコンフォメーション変化量が最大となり、そのうちの20%程度がβ相を形成していることが明らかとなった。β相の形成量と電気特性との相関も検証するために、混合比率を変えた複数のPFO:PS混合膜を用いて電子オンリー素子（EOD）を作製し、電流－電圧測定を行った。その結果、①β相は形成されていなくてもPSとの混合によってPFOのコンフォメーションに変化が生じれば電流密度が増加すること、②β相の形成量と電流密度の増加との間に明らかな正の相関があること、③β相の形成量が最大となる条件で製膜した素子では完全なアモルファス膜を用いた素子に比べ電流密度が3桁以上増加すること、などの結果が得られた。ほかの材料とPFOとを混合した場合のβ相形成についての検証も実施した。ポリエチレン（PE）やポリ（メタクリ酸メチル）（PMMA）などの高分子、直鎖状アルカン、フラーレン誘導体（PCBM）、金属フタロシアニンなど多種多様な材料を取り上げ、吸収スペクトルの変化から評価した結果、直鎖状アルカンと混合することでβ相に由来する吸収ピークがPSとの混合させた場合よりも強く現れることが分かった。

2022年度，针对将聚芴（PFO）和聚苯乙烯（PS）混合而形成的PFO的β相，研究了两者的混合比例与β相形成量的关系。迄今为止，β相的形成是根据吸收光谱的变化来评估的，但在传统方法中，PFO聚集引起的变化也被评估为β相。因此，除了使用常规方法进行评价之外，我们尝试通过区分PFO的聚集和来自β相的吸收峰强度比来定量评价β相的形成量。评价将膜中含有的PS的比例调整为10～90%的PFO:PS混合膜的吸收光谱的变化，测定混合膜中含有的PFO的构象： PS的比例为70％，可知变化量最大，其中约20％形成β相。为了验证β相形成量与电性能之间的相关性，使用不同混合比例的多个PFO:PS混合薄膜制造了纯电子器件(EOD)，并进行了电流-电压测量。结果，我们发现：（1）即使没有形成β相，如果PFO的构象因与PS混合而发生变化，电流密度也会增加；（2）β相的量之间存在明显的关系；结果表明，存在正相关性，并且（3）与器件相比，在使β相形成量最大化的条件下形成的器件中电流密度增加了三个数量级以上。使用完全非晶态的薄膜。我们还验证了PFO与其他材料混合时β相的形成。我们研究了多种材料，包括聚乙烯 (PE) 和聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA) 等聚合物、直链烷烃、富勒烯衍生物 (PCBM) 和金属酞菁，并根据吸收光谱的变化对其进行评估。发现当与链烷烃混合时，来自β相的吸收峰比与PS混合时出现得更强烈。