有机半导体中缺陷态对界面能级调控及载流子传输性能影响的研究

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基本信息

  • 批准号:
    61504119
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0405.半导体器件物理
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Density of gap states (DOGS) in organic semiconductors strongly affect charge transport properties in related organic devices. The energy level distributions of gap states and their concentrations have strong impacts on the energy level alignment both at organic-inorganic interfaces and organic-organic interfaces. DOGS in the bulk of organic films also can limit the charge mobility and films conductivity. Thus, a deeper understanding of the gap states in energy level distributions and concentrations is necessary. In particular, the effective methods to reduce those density of gap states should be further studied. In this project, we are going to use the low photon energy photoelectron spectroscopy and admittance spectroscopy to investigate: (1) how the density of gap states in films surface affect the energy level alignment in organic-inorganic and organic-organic interface, (2) how the charge transport properties can be influenced by those gap states in the bulk of organic films, and (3) the effective ultralow organic doping methods to reduce the density of gap states. After carefully study through electronic structures and devices characteristics, a systematic model based on density of gap states will be proposed to explain changes of gap states from the interface to the bulk. Finally, a high conductivity films with low density of gap states will be realized. Our research project will give a better understanding of operational mechanism of organic devices and a new optimization to the device structure, which will hopefully inspire the future work.
有机半导体薄膜中,各种缺陷态直接影响着器件中载流子的传输性能。界面缺陷态分布及其浓度直接影响着有机-无机界面、有机-有机界面的能级排布;体内缺陷态浓度影响着载流子的迁移率、薄膜的电导率。因而,进一步理解缺陷态及其浓度分布对有机半导体薄膜能级排布的影响,并有效调控这些缺陷态十分有意义。本项目通过低能量光源光电子能谱仪与阻抗仪来系统研究有机半导体薄膜中表面缺陷态浓度与界面能级排布关系;体内缺陷态浓度大小如何影响载流子输运效率;以及超低浓度掺杂如何有效减小(“钝化”)体缺陷态等。通过这些研究,我们将建立有机半导体薄膜中不同缺陷态、浓度分布模型,并制备出低缺陷态浓度的有机薄膜。通过本项目的研究,能进一步完善有机半导体材料性能、明析其器件的工作机理,并为设计更好的光电器件结构提供实验、理论基础。

结项摘要

有机半导体薄膜中,各种缺陷态直接影响着器件中载流子的传输性能。界面缺陷态分布及其浓度直接影响着有机-无机界面、有机-有机界面的能级排布;体内缺陷态浓度影响着载流子的迁移率、薄膜的电导率。因而,进一步理解缺陷态及其浓度分布对有机半导体薄膜能级排布的影响,并有效调控这些缺陷态十分有意义。通过本项目的研究,我们揭示了有机半导体材料中界面能级排布的定量机理:最小注入势垒与有机层的高斯分布有直接关系,界面缺陷态会引起界面注入势垒的增加。结合紫外光电子能谱仪与理论计算,我们发现有机热蒸发的薄膜中存在的缺陷态直接影响着费米能级在能隙中的位置,通过超低浓度的有机掺杂,可以有效“钝化”这些缺陷态,调节有机掺杂的效果。同样我们也结合制备相关器件,通过阻抗谱来研究了这些缺陷态对叠层OLED器件内部连接层载流子的产生机理,发现MoO3中的缺陷态有利于在较低的开启电压下产生电子和空穴,实现叠层器件的正常工作。通过使用角分辨的光电子能谱仪,我们同样也研究了有机(有机-无机)单晶中的能带与晶格振动(声子)的关系,揭示了有机分子的热运动会直接影响能带的色散关系,引起能带的分裂,从而会改变空穴的有效质量;结合有机-无机钙钛矿单晶发现其能带色散关系满足立方相的能带结构,首次通过实验给出了其空穴有效质量,揭示了其代表的杂化太阳能器件优异性能的物理机制。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Mechanism for doping induced p type C-60 using thermally evaporated molybdenum trioxide (MoO3) as a dopant
使用热蒸发三氧化钼 (MoO3) 作为掺杂剂诱导 p 型 C-60 的掺杂机制
  • DOI:
    10.1088/0953-8984/28/18/185502
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Physics: Condensed Matter
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yang Jin-Peng;Wang Wen-Qing;Cheng Li-Wen;Li Yan-Qing;Tang Jian-Xin;Kera Satoshi;Ueno Nobuo;Zeng Xiang-hua
  • 通讯作者:
    Zeng Xiang-hua
Fermi-level pinning appears upon weak electrode-organic contact without gap states: A universal phenomenon
费米能级钉扎出现在没有间隙态的弱电极有机接触上:一种普遍现象
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Organic Electronics
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    J.-P. Yang;L.-T. Shang;F. Bussolotti;L.-W. Cheng;W.-Q. Wang;X.-H. Zeng;S. Kera;Y.-Q. Li;J.-X. Tang;N. Ueno
  • 通讯作者:
    N. Ueno
Significant reduction in the hole-injection barrier by the charge-transfer state formation: Diindenoperylene contacted with silver and copper electrodes
通过电荷转移态的形成显着降低空穴注入势垒:二茚并苝与银和铜电极接触
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Organic Electronics
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    T. Hosokai;K. Yonezawa;J.P. Yang;K.R. Koswattage;S. Kera
  • 通讯作者:
    S. Kera
Hole-phonon coupling effect on the band dispersion of organic molecular semiconductors
空穴-声子耦合效应对有机分子半导体能带色散的影响
  • DOI:
    10.1038/s41467-017-00241-z
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Nat. Commun.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    F. Bussolotti;J.-P. Yang;T. Yamaguchi;K. Yonezawa;K. Sato;M. Matsunami;K. Tanaka;Y. Nakayama;H. Ishii;N. Ueno;S. Kera
  • 通讯作者:
    S. Kera
Transient Monolayer Structure of Rubrene on Graphite: Impact on Hole-Phonon Coupling
石墨上红荧烯的瞬态单层结构:对空穴-声子耦合的影响
  • DOI:
    10.1021/acs.jpcc.6b04848
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Physical Chemistry C
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    He Yang;Bussolotti Fabio;Xin Qian;Yang Jinpeng;Kera Satoshi;Ueno Nobuo;Duhm Steffen
  • 通讯作者:
    Duhm Steffen

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钙钛矿单晶太阳能电池的界面缺陷及能级调控研究
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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