LangmuirおよびLangmuir-Schaeferのフィルム低帯域性ポリマーとそれらのバルクヘテロジャニンスのPCBMを理解する

低帯域ポリマーは、太陽スペクトルの大部分を捕獲する能力により、有機太陽電池の光活性層のP型成分として広く使用されています。彼らの超分子アセンブリの理解は、高性能の有機電子機器を達成する上で重要です。ここでは、2つの模範的な低帯域シクロペンタジオフェン（CPDT）を同期させました：ディケトピルロロピロール（DPP）ベースのポリマー、12の炭素（C12）またはトリエチルエングリコール（TEG）側がDPP units（それぞれ除去されたPCPDPDPDP_C12）広く使用されている電子ドナー材料[6,6] - フェニル-C61-酸酸メチルエステル（PCBM）と混ざり合ったこれらのポリマーのラングミュア - シェーファー膜を堆積させました。次に、これらのフィルムの立体構造、光学的、形態学的特性を特徴付けました。単層から固体膜まで、サイドチェーンの明確な性質のために、各ポリマーの明確な自己組織化と表面特性を観察しました。PCBMとの魅力の相互作用と、表面圧力に応じた位相遷移を強調します。XPSを介して計算された表面の要素量は、ポリマーの立体構造に関する良い洞察を与えてくれました。UV可視吸収分光法により、PCBMの追加時のPCPDTDPPフィルムの順序付けの改善が明らかであり、光反応に対するポリマーユニットの寄与が見られました。ポリマーの化学的属性は、FTIR分光法とラマン散乱を使用して割り当てられ、材料の混合後の物理的相互作用が明らかになりました。私たちは、自己組織化とN型材料との相互作用を理解することにより、分子特性を高い制御するナノ構造PCPDTDPPSフィルムを構築することが可能であることを示しました。

Low-bandgap polymers are widely used as p-type components in photoactive layers of organic solar cells, due to their ability to capture a large portion of the solar spectrum. The comprehension of their supramolecular assembly is crucial in achieving high-performance organic electronic devices. Here we synthezed two exemplar low-bandgap cyclopentadithiophene (CPDT):diketopyrrolopyrrole (DPP)-based polymers, with either a twelve carbon (C12) or a tri etyleneglycol (TEG) side chains on the DPP units (respectively denoted PCPDTDPP_C12 and PCPDTDPP_TEG). We deposited Langmuir-Schaefer films of these polymers blended with the widely used electron donor material [6,6]-phenyl-C61-butyric-acid methyl ester (PCBM). We then characterized the conformational, optical and morphological properties of these films. From the monolayers to the solid films, we observed distinct self-organization and surface properties for each polymer due to the distinct nature of their side chains. Emphasizing their attraction interactions with PCBM and the phase transitions according to the surface pressure. The elements amount on the surface, calculated through the XPS, gave us a good insight on the polymers' conformations. Through UV-visible absorption spectroscopy, the improvement in the PCPDTDPP film ordering upon PCBM addition is evident and we saw the contribution of the polymer units on the optical response. Chemical attributions of the polymers were assigned using FTIR Spectroscopy and Raman Scattering, revealing the physical interaction after mixing the materials. We showed that it is possible to build nanostructured PCPDTDPPs films with a high control of their molecular properties through an understanding of their self-assembly and interactions with an n-type material.