Scanned-probe characterization of degradation and charge generation in organic semiconductors

有机半导体降解和电荷产生的扫描探针表征

基本信息

  • 批准号:
    1309540
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 41.7万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2013-08-01 至 2016-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Prof. John Marohn and his research team examine two performance-determining processes in organic semiconductors by using electric force microscopy to acquire time-resolved and wavelength-resolved images of surface potential and capacitance. In the first study, the research team fabricates organic thin-film transistors (from a series of n-channel organic semiconductor molecules using different materials for the transistor's dielectric layer) and uses time-resolved, spatially resolved, and wavelength-resolved measurements of the rate of charge trap formation and decay to reveal charge-trapping mechanisms and, potentially, the internal electronic energy levels of the charge-trapping species. In a second study, these researchers prepare solar-cell films (by spinning polymer blends and polymer:molecule blends onto substrates with patterned electrodes having varying, well controlled work functions) and study local charge generation kinetics in these films as a function of spatial position and illumination wavelength to obtain a better microscopic understanding of the dependence of charge generation efficiency on background charge density in organic solar cell films.Energy plays a central role in the U.S. economy. For environmental and security reasons, it is expected that solar power generation will become a crucially important component of the U.S. energy portfolio of the future. It remains a challenge to devise a solar cell that can be manufactured in sufficiently large quantities at reasonable cost. Since plastics can already be made in large quantities, it makes sense to understand how to make better solar cells from plastics. In order to accelerate the manufacturing of improved plastic solar cells, this research investigates the details of two key processes - how plastic solar-cell materials degrade under operation and how they turn light into electricity. The students and postdoctoral scientist mentored during the course of this research are needed for the U.S. to retain and improve its lead in the nanotechnology-based energy-generation and energy-storage industries.
John Marohn教授和他的研究团队通过使用电力显微镜来检查有机半导体中的两个性能决定过程,以获得表面电势和电容的时间分辨和波长分辨图像。 在第一项研究中,研究小组制造了有机薄膜晶体管(由一系列使用不同材料的n沟道有机半导体分子制成晶体管的电介质层),并使用时间分辨,空间分辨和波长分辨测量电荷陷阱形成和衰减的速率,以揭示电荷捕获机制,以及潜在的电荷捕获物质的内部电子能级。 在第二项研究中,这些研究人员制备太阳能电池薄膜(通过将聚合物共混物和聚合物:分子共混物纺丝到具有图案化电极的基板上,这些电极具有不同的,良好控制的功函数),并研究这些薄膜中的局部电荷产生动力学作为空间位置和照明波长的函数,以更好地微观理解有机太阳能电池薄膜中电荷产生效率对背景电荷密度的依赖性。能源在美国经济中扮演着核心角色。 出于环境和安全的原因,预计太阳能发电将成为美国未来能源组合中至关重要的组成部分。 设计能够以合理的成本以足够大的数量制造的太阳能电池仍然是一个挑战。 由于塑料已经可以大量生产,因此了解如何用塑料制造更好的太阳能电池是有意义的。为了加速改进塑料太阳能电池的制造,这项研究调查了两个关键过程的细节--塑料太阳能电池材料在运行中如何降解,以及它们如何将光转化为电。 在这项研究过程中指导的学生和博士后科学家是美国所需要的,以保持和提高其在纳米技术为基础的能源生产和储能行业的领先地位。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Coupled Slow and Fast Charge Dynamics in Cesium Lead Bromide Perovskite
  • DOI:
    10.1021/acsenergylett.6b00722
  • 发表时间:
    2017-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    22
  • 作者:
    Ali Moeed Tirmzi;Ryan P Dwyer;T. Hanrath;J. Marohn
  • 通讯作者:
    Ali Moeed Tirmzi;Ryan P Dwyer;T. Hanrath;J. Marohn
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