共轭聚合物中的精确掺杂效应

研究人员在原始的和电化学掺杂的纳米尺度上描述了电导率、掺杂水平和物理性质共轭聚合物．他们发现掺杂点集中在晶体域，导致这些区域更高的电导率。

用共轭聚合物取代无机半导体可以实现低成本太阳能电池、更快电脑，等等。研究发现共轭聚合物薄膜的电导率随相对结晶度的增加而提高，而分子掺杂对其提高更大。然而，对掺杂剂如何在非晶态和晶体结构中分布的理解是有限的。

罗格斯大学(Rutgers University)的研究人员研究了局域特性如何影响聚(3-己基噻吩)(P3HT)的原始膜和电化学掺杂膜的电性能。他们利用原子力显微镜(AFM)、x射线和其他技术表征了纳米级的物理、机械和光学特性。

纳米机械的图片在原始和掺杂的薄膜中都显示了晶体和非晶态区域，而nanoelectrical表征结果表明，掺杂薄膜的电流是未掺杂薄膜的30倍。将这些结果与拉曼光谱和拉曼光谱的结果结合分析能量色散x射线能谱(EDS)测量结果表明，掺杂剂集中在晶域，其电导率远高于非晶区域。

这项研究为如何在纳米尺度上调整掺杂共轭聚合物薄膜的电性能提供了深入的见解。通过这种方式，它可能有助于优化这些材料，以用于下一代电子和光电子设备。

仪器使用

数码西文与双增益虎鲸模块(AFM);X-Max 80硅漂移检测器(EDS)

技术使用

对P3HT薄膜进行了多模原子力显微镜(AFM)表征数码西文AFM。在攻丝模式下获取形貌和相位图像。获得了杨氏模量和电流的纳米尺度图快速力量映射和快速电流映射模式,分别。通过获取高速的力曲线阵列，这些模式将接触中扫描导致的尖端磨损和对精细样品的损伤降至最低。电流成像和点电流-电压(I-V)测量使用双增益虎鲸带有导电尖端的模块和悬臂。双增益ORCA有两个独立的放大器，可以在非常宽的电流范围(~1 pA到10µa)进行导电AFM (CAFM)测量。EDS光谱采用牛津仪器纳米分析公司的X-Max 80硅漂移检测器(现已升级为bob平台下载手机版Ultim马克斯)与场发射扫描电子显微镜耦合。

引用:H. Maddali, K. House, T. Emge, D. O'Carroll，《电化学掺杂共轭聚合物薄膜中晶体和非晶态畴的局部电学性质鉴定》。RSC睡觉。1021454(2020)。https://doi.org/10.1039/D0RA02796K

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