Nghiên cứu tổng hợp vật liệu bán dẫn hữu cơ ứng dụng trong lĩnh vực quang điện tử tt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - PHAN ĐÌNH LONG NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU BÁN DẪN HỮU CƠ ỨNG DỤNG TRONG LĨNH VỰC QUANG ĐIỆN TỬ Chuyên ngành: Hóa hữu Mã số: 62.44.01.014 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HĨA HỌC Hà Nội -2019 Cơng trình hồn thành tại: Học viện Khoa học Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Người hướng dẫn khoa học 1: TS Hoàng Mai Hà Người hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS Nguyễn Phương Hoài Nam Phản biện 1: … Phản biện 2: … Phản biện 3: … Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Học viện, họp Học viện Khoa học Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam vào hồi … , ngày … tháng … năm 2019 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Học viện Khoa học Công nghệ - Thư viện Quốc gia Việt Nam LỜI MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết luận án Vật liệu hữu dần thay vật liệu vô tất lĩnh vực khoa học, công nghệ đời sống Trong lĩnh vực quang, điện điện tử, vật liệu hữu thể nhiều tính chất ưu việt như: tính mềm dẻo, nhẹ, dễ dàng chế tạo quy mô lớn giá thành tương đối thấp Trong đó, hướng nghiên cứu chế tạo linh kiện quang điện tử hữu linh kiện phát quang hữu (OLED), pin mặt trời hữu (OSC), transistor hiệu ứng trường hữu (OFET) phát triển mạnh năm gần Tuy nhiên, so với vật liệu vô cơ, vật liệu bán dẫn dẫn điện hữu thể nhược điểm lớn độ linh động hạt tải, hiệu suất chuyển hóa quang điện độ bền thấp Vì vậy, việc nghiên cứu khắc phục nhược điểm nhu cầu cấp thiết để áp dụng loại vật liệu vào thực tiễn Trong năm gần đây, ngành công nghiệp quang điện tử phát triển mạnh có đóng góp lớn cho kinh tế Việt Nam Một số nghiên cứu chế tạo linh kiện OPV OLED thực năm qua Tuy nhiên, nay, có nhóm nghiên cứu nước chế tạo vật liệu cho loại linh kiện Nhằm tiếp cận với hướng nghiên cứu mới, giàu tiềm năng, chọn đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu bán dẫn hữu ứng dụng lĩnh vực quang điện tử” Mục tiêu nghiên cứu luận án Đề tài tập trung tổng hợp số polyme dẫn có cấu trúc hồn tồn copolyme có lượng vùng cấm rộng, copolyme có lượng vùng cấm hẹp terpolyme có lượng vùng cấm trung bình Các polyme nghiên cứu: tính chất quang, tính chất điện, cấu trúc tinh thể, hình thái học sử dụng chế tạo linh kiện OFET OPV Các nội dung nghiên cứu luận án - Tổng quan vật liệu bán dẫn hữu linh kiện quang điện tử hữu - Tổng hợp copolyme dựa nhóm diketopyropyrole P(DPP6T-C4) - Tổng hợp copolyme có lượng vùng cấm rộng T-3MT 2T-3MT - Tổng hợp terpolyme 3MBT 3MTT - Nghiên cứu tính chất quang học, tính chất điện hóa, tính chất bán dẫn polyme - Nghiên cứu cấu trúc tinh thể, hình thái học polyme tổng hợp - Chế tạo linh kiện quang điện tử từ polyme tổng hợp đươc: pin mặt trời hữu (OPV), transistor hiệu ứng trường hữu (OFET) CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1.Tổng quan vật liệu hữu cấu trúc π liên hợp Vật liệu bán dẫn hữu vật liệu dựa mạch cacbon có tính bán dẫn, với cấu trúc điện tử dựa liên kết đôi liên hợp π nguyên tử cacbon.Vật liệu bán dẫn hữu bao gồm đơn phân tử, oligome polyme Các đơn phân tử bán dẫn bao gồm hợp chất đa vòng pentacene, anthracene, rubrene, Các polyme bán dẫn hữu phổ biến poly(3hexylthiophene), poly(p-phenylenevinylene), polyacetylene, polyfluoren 1.2 Một số phản ứng chủ chốt tổng hợp cấu trúc liên hợp 1.2.1 Phản ứng Suzuki coupling 1.2.2 Phản ứng Stille coupling 1.2.3 Phản ứng Heck coupling 1.2.4 Phản ứng Sonogashira coupling 1.3 Linh kiện quang điện tử hữu 1.3.1 Cơ chế truyền tải điện tích vật liệu bán dẫn hữu Cơ chế truyền tải điện tích chất bán dẫn hữu nghiên cứu kỹ lưỡng, nhiều mơ hình truyền tải đề xuất dựa lý thuyết truyền tải chất bán dẫn vô Tuy nhiên, chế xác tranh luận chưa đến thống Ở chất bán dẫn vô truyền thống silicon, nguyên tử liên kết với liên kết cộng hóa trị liên kết ion mạnh tạo cấu trúc mạng tinh thể ba chiều chặt chẽ Các chất bán dẫn hữu bao gồm phân tử riêng rẽ liên kết yếu với lưc phân tử, lực hút Van der Waals tương tác π-π thường tạo màng đa tinh thể Sự truyền tải điện tích xảy dọc theo mạch liên hợp nội phân tử đơn obitan p phân tử lân cận 1.3.2 Transistor hiệu ứng trường hữu (OFET) Transistor hiệu ứng trường hữu (Organic Field Effect Transistor-OFET) A.Tsumara chế tạo lần năm 1986 Từ nhiều nghiên cứu thực nhằm nâng cao chất lượng vật liệu cải tiến phương pháp chế tạo linh kiện Transistor hiệu ứng trường hữu quan tâm nhiều lớp bán dẫn tạo nhiệt độ thấp, với chi phí thấp, diện tích lớn mềm dẻo 1.3.3 Linh kiện pin mặt trời hữu (OPV) Pin mặt trời hữu C.Tang Eastman Kodak chế tạo thành cơng vào năm 1986 Thuật ngữ photovoltaic có nguồn gốc từ kết hợp từ: ánh sáng (photo) điện (voltaic) tiếng Hy Lạp Pin mặt trời có khả chuyển ánh sáng thành dòng điện So với pin mặt trời vô cơ, pin mặt trời hữu có nhiều ưu điểm như: Cơng nghệ chế tạo đơn giản hơn; tính mềm dẻo, suốt; dễ biến tính, có độ linh động cao; nhẹ giá thành thấp 1.4 Tình hình nghiên cứu giới nước tổng hợp vật liệu bán dẫn hữu 1.4.1 Tình hình nghiên cứu giới 1.4.1.1 Các polyme dẫn mang nhóm cho điện tử Mô ̣t số polyme dẫn phát triển cho pin mặt trời polyme poly(3-hexylthiophene) (P3HT) [22-25], poly(1,4-phenylene-vinylene) (PPVs) [26, 27], đặc biệt poly[2-methoxy-5- (3,7-dimethyloctyloxy)-1,4-phenylenevinylene] (MDMO-PPV) nghiên cứu rộng rãi 1.4.1.2 Các copolyme liên hợp cấu trúc cho-nhận (D-A) a, Các copolyme liên hợp cấu trúc cho-nhận (D-A) tổng hợp trước năm 2010 Trong nghiên cứu khác, phương pháp hiệu để thu hẹp độ rộng vùng cấm polyme chính là kết hợp hai loại monome với chất điện tử khác nhau, đơn vị giàu điện tử - gọi thành phầ n donor (như fluorene, carbazole, dibenzosilole, benzodithiophene ) thành phầ n còn la ̣i acceptor, gọi thành phầ n hút điện tử (như benzodiathiazole, diketopyrrolopyrrole) b, Một số copolyme D-A tiêu biểu, tổng hợp năm gần dùng chế tạo linh kiện PSC có PEC cao Những năm gần đây, có nhiều polyme dẫn dạng D-A tổng hợp dùng chế tạo linh kiện điện tử Nhất lĩnh vực ứng dụng để chế tạo PSC, theo tài liệu công bố Hiệu suất chuyển đổi quang thành điện đạt từ 10 đến 12% Khi có nguyên tử Flo thành phần phân tử polyme, hiệu suất linh kiện PSC chế tạo từ polyme cải thiện theo hướng tăng lên Sau gần 20 năm phát triển, xu hướng tổng hợp polyme liên hợp ứng dụng chế tạo linh kiện quang điện tử từ polyme mang nhóm cho điện tử sang copolyme terpolyme cấu trúc cho nhận Việc tổng hợp polyme liên hợp hướng đến mục tiêu điều khiển mức lượng HOMO LUMO, cải thiện độ hòa tan, điều khiển cấu trúc để polyme có độ tinh thể phù hợp cho ứng dụng khác 1.4.1.3 Các copolyme dựa nhóm Diketopyrrolopyrrople (DPP) Gần đây, diketopyrrolopyrrole (DPP) sử dụng nhiều trình tổng hợp polyme dùng chế tạo linh kiện transistor hiệu ứng trường (OFET) pin mặt trời hữu (OPV), chúng có lực điện tử mạnh cấu trúc dị vòng đối xứng tạo nên cấu trúc phẳng với tương tác ngoại phân tử mạnh Độ hòa tan polyme điều khiển cách thay đổi độ dài mạch alkyl vị trí N nhóm DPP 1.4.1.4 Các copolyme có lượng vùng cấm rộng Các polyme loại D nghiên cứu tổng hợp theo hướng tăng độ tương hợp polyme chất acceptor, điều chỉnh mức lượng phổ hấp thụ polyme Trong số đó, linh kiện PSC chế tạo từ copolyme liên hợp D−A acceptor khơng dựa fullerene có hiệu suất cao 1.4.1.5 Các terpolyme Trong vài năm qua, terpolyme ngẫu nhiên có mạch liên hợp hình thành từ donor hai acceptor (hoặc acceptor hai donor khác nhau) có mạch polyme liên hợp thu hút nhiều quan tâm chúng có ưu điểm copolyme liên hợp D-A độ hòa tan tốt, dải hấp thụ rộng, mức lượng phù hợp, khả xếp mạch polyme màng tổ hợp 1.4.1.6 Xu hướng tổng hợp acceptor Từ năm 2000 đến năm 2010, dẫn xuất fullurene sử dụng chủ đạo để làm acceptor PSC Việc tổng hơp acceptor năm gần phát triển theo hướng sau: - Các acceptor khơng chứa fullerene có lượng vùng cấm rộng (Eg> 1,9 ev) - Các acceptor không chứa fullerene có lượng vùng cấm trung bình ( 1,9 eV> Eg > 1,5 ev ) - Các acceptor không chứa fullerene có lượng vùng cấp hẹp (Eg< 1,5 eV) 1.4.2 Tình hình nghiên cứu nước Tập hợp tài liệu cơng bố, hiên nghiên cứu nước có nghiên cứu tổng hợp polyme dẫn, chủ yếu tập trung nghiên cứu chế tạo linh kiện quang điện tử Nhóm nghiên cứu Phạm Hồng Quang, Đại học Khoa học tự nhiên nghiên cứu chế tạo pin mặt trời dựa cấu trúc màng mỏng CIGS Trong đó, nghiên cứu tổng hợp polyme bán dẫn Việt Nam giai đoạn sơ khai Ngồi nhóm nghiên cứu Hồng Mai Hà Viện Hóa học, có nhóm nghiên cứu Nguyễn Trần Hà Đại học Quốc Gia HCM tiến hành tổng hợp số polyme có cấu trúc π liên hợp bước đầu chế tạo thành công pin mặt trời hữu sử dụng polyme CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 2.1 Hóa chất trang thiết bị 2.1.1 Hóa chất dung mơi Tất hóa chất dùng để tổng hợp copolyme phần tử nhận sử dụng nghiên cứu mua từ công ty Tokyo Chemical Industry Co., Ltd (TCI), Sigma-Aldrich ACROS Co 2.1.2 Thiết bị phân tích Để xác định cấu trúc polymer tổng hợp được, tiến hành phương pháp sau: - Xác định khối lượng phân tử - - - - - - Khối lượng phân tử polyme xác định sắc kí thẩm thấu gel (GPC, Agilent 1200 series GPC system) sử dụng dung môi o-diclorobenzene ODCB) (T58088C) polystyrene tiêu chuẩn, đo Hà Quốc Phân tích ngun tố hóa học Phân tích ngun tố C, H, N S thực phân tích nguyên tố EA1112 (Thermo Electron Corp, West Chester, Pa, USA) Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) Phổ H-NMR (500MHz) 13C-NMR (125MHz) chất nghiên cứu đo máy Bruker XL-500 tần số 500MHz với dung môi CDCl3 TMS chất chuẩn, phòng phổ cộng hưởng từ hạt nhân-Viện Hóa Học- Viện Khoa học & Công nghệ Việt Nam Phổ tử ngoại khả kiến hấp thụ (UV-vis) Phổ hấp thụ copolyme dạng dung dịch dạng màng đo máy SP-300 nanospectroscopy (Agilent 8453, loại PDA) Viện Hóa HọcViện Khoa học & Cơng nghệ Việt Nam Thế oxy hóa mức lượng HOMO Thế oxy hóa copolyme thu phương pháp điện hóa (CV, EA161 eDAQ, tốc độ quét = 20mVs-1) Nhiễu xạ tia X Cấu trúc tinh thể của vật liệu đươ ̣c xác đinh ̣ giản đồ nhiễu xạ tia X Phương pháp nhiễu xạ tia X góc tới (GI-XRD) tiến hành trung tâm gia tốc Pohang (Hàn Quốc) Các tham số qxy qz đại diện cho thành phần vectơ tán xạ song song vng góc với bề mặt màng tương ứng Kính hiển vi lực nguyên tử Kính hiển vi lực nguyên tử (AFM, XE-100, PSIA) sử dụng để mô tả cấu trúc bề mặt mẫu màng mỏng 2.2 Tổng hợp polyme polyme luận án 2.2.1 Quy trình trùng hợp polyme liên hợp Chất xúc tác + Monome + Dung môi Trùng hợp Tạo kết tủa polyme Triết Soxhlet Lọc sấy khô Sơ đồ 2.1 Quy trình tổng hợp polyme liên hợp 2.2.2 Tổng hợp polyme có lượng vùng cấm hẹp dựa nhóm diketopyrrolopyrrole ( P(DPP6T-C4)) 10 P(DPP6T)-C4 Sơ đồ 2.2 Tổng hợp P(DPP6T-C4) 3,6-bis(5'-bromo-2,2'-bithiophen-5-yl)-2,5-bis(5-decylheptadecyl)pyrrolo[3,4c]pyrrole-1,4(2H,5H)-dione (7) (275,9mg, 0,2mmol) 5,5'-bis(trimethylstannyl) 2,2'-bithiophene (10) (98,8mg, 0,2mmol) hòa tan 20mL toluen bình cầu cổ Dung dịch khuấy máy khuấy từ mơi trường khí trơ argon Sau 10 phút, tetrakis (triphenylphosphine)palladium(0)Pd(PPh3)4 (23mg, 10mol%) thêm vào hỗn hợp phản ứng Hỗn hợp phản ứng khuấy môi trường argon 90oC thời gian Sau đó, hỗn hợp làm lạnh tới nhiệt độ phòng, 60mL thêm vào hỗn hợp phản ứng hỗn hợp khuấy thêm 10 phút để kết tủa polyme Polyme kết tủa lọc tinh chế phương pháp chiết Soxhlet với axeton, tetrahydrofuran (THF), cloroform để thu phần polyme khơng hòa tan Tiếp theo, phần polyme hòa tan dung mơi 1,2-diclorobenzene nóng Các phần tử khơng hòa tan 1,2-diclorobenzen nóng lọc bỏ Dung dịch polyme sau cô đặc kết tủa metanol để thu 153mg sản phẩm màu xanh thẫm, phản ứng tổng hợp đạt hiệu suất 54% Xác định cấu trúc P(DPP6T-C4) Phổ 1H-NMR polyme có peak đặc trưng cho dị vòng liên hợp δ 7,04ppm-7,09ppm Các peak đặc trưng cho nhóm 5-decylheptadecyl hiển thị tương đối rõ rệt phổ 1H 13C-NMR Phương pháp phân tích thành phần nguyên tố polyme (C86H128N2O2S6)n cho kết quả: C chiếm 73,22%; H chiếm 9,04%; N chiếm 1,97%; O chiếm 2,32% S chiếm 13,45% Phương pháp sắc ký thấm gel dùng xác định khối lượng polyme cho kết quả: Mn = 13292; Mw = 37801; PDI = 2,844 2.2.3 Tổng hợp copolyme có lượng vùng cấm rộng T-3MT 2T3MT 2.2.3.1 Tổng hợp T-3MT Sơ đồ 2.3 Tổng hợp T-3MT Trộn (4,4,9,9-tetrakis(4-hexylphenyl)-4-9-dihydro-s-indceno[1,2-b:5,6b’]dithophene-2,7-diyl)bis(trimethylstannane) (0,247g, 0,2mmol) (chất 18) với methyl -2,5-dibromo-3-thiophenecarboxylate (0,06g, 0,2mmol) (chất 24), sau cho hỗn hợp vào bình cầu cổ hòa tan hỗn hợp 20 ml hệ dung môi toluen:dimetylformamid (DMF) (9:1v/v) khuấy máy khuấy từ mơi trường khí Argon khoảng 10 phút sau cho hỗn hợp xúc tác Pd2(dba)3(0) (9,2mg,10,0μmol) P(o-tolyl)3(12,2mg, 40,0μmol) vào Sau đưa nhiệt độ phản ứng lên 100°C 24 Kết thúc phản ứng, hỗn hợp phản ứng làm nguội nhiệt độ phòng nhỏ vào metanol (200mL) để kết tủa copolyme Copolyme kết tủa tiếp tục tinh chế phương pháp chiết Soxhlet với metanol, axetone cloroform Phần chiết cloroform cất quay chân không để loại bớt dung mơi, sau kết tinh copolyme methanol Phản ứng tổng hợp T-3MT thu 0,175g sản phẩm dạng sợi màu đỏ thẫm, đạt hiệu suất 83% Xác định cấu trúc T-3MT H-NMR (500 MHz, CDC13):(ppm) 7,90 (s, 1H); 7.52 (s, 1H); 7,49 (s, 2H), 7,35 (s, 1H);7,18 (d, 8H); 7,11 (d, 8H);3,84 (s, 3H); 2,56(t, 8H);1,52-1,59 (m, 8H); 1,28-1,33 (m, 24H);0,86(t, 12H) 13 C NMR (125MHz, CDCl3): (ppm) 163,26; 141,89; 140,02; 128,57; 128,05; 35,61; 31,71; 31,25; 29,18; 22,59; 14,07 Phương pháp phân tích thành phần nguyên tố theo tính tốn (C70H76O2S3)n: C, 80,41; H, 7,33; S, 9,20 Tìm thấy C, 80,23; H, 7,41; S, 9,18 Phương pháp sắc ký thấm gel dùng xác định khối lượng polyme cho kết quả: Mn= 33,2kDa, PDI = 2.01 2.2.3.2 Tổng hợp 2T-3MT Sơ đồ 2.4.Tổng hợp 2T-3MT Trộn 2,6-bis(trimethylstannyl)-4,9-di(p-hexyl-phenyl)indacenodithieno [3,2b]thiophen (0,269g, 0,2mmol) (chất 23) với methyl-2,5-dibromo-3thiophenecarboxylate (0,06g, 0,2mmol) (chất 24), sau cho hỗn hợp vào bình cầu cổ hòa tan hỗn hợp 20ml hệ dung môi toluen:dimetylformamid (DMF) (9:1v/v) khuấy máy từ môi trường khí Ar khoảng 10 phút sau cho hỗn hợp xúc tác Pd2(dba)3(0) (9,2mg, 10,0μmol) P(o-tolyl)3 (12,2mg, 40,0μmol) vào Sau đưa nhiệt độ phản ứng lên 100°C 24 Kết thúc phản ứng, hỗn hợp phản ứng làm nguội nhiệt độ phòng nhỏ vào metanol (200mL) để kết tủa copolyme Copolyme kết tủa tiếp tục tinh chế phương pháp chiết Soxhlet với, axetone cloroform Phần chiết cloroform cất quay chân không để loại bớt dung mơi, sau kết tinh copolyme methanol Phản ứng tổng hợp 2T-3MT thu 0,209g sản phẩm dạng sợi màu đỏ, phản ứng đạt hiệu suất (88%) Xác định cấu trúc 2T-3MT H-NMR(500MHz, CDC13): (ppm)7,91 (s, 1H); 7.52 (s, 1H); 7,50 (s, 2H), 7,36 (s, 1H); 7,18 (d, 8H); 7,10 (d, 8H); 3,83 (s, 3H); 2,56(t, 8H);1,54-1,59 (8H); 1,26-1,34 (m, 24H);0,86(t, 12H) 13 C NMR (125 MHz, CDCl3): (ppm) 163,32; 141,96; 139,99; 128,57; 128,04; 35,61; 31,72; 31,25; 29,19; 22,60; 14,08 Phương pháp phân tích thành phần ngun tố theo tính tốn (C74H76O2S5)n: C, 76,77; H, 6,62; S, 13,85 Tìm thấy: C, 76,51; H, 6,67; S, 13,78 Sơ đồ 2.6 Tổng hợp 3MTT Trộn 2,6-bis(trimethytin)-4,8-bis(5-(2-etylhexyl)thiophen-2-l)benzo[1,2b:4,5-b’]dithiophen (181mg, 0,2mmol) (chất 29) với 5,5'-bis(2-ethylhexyl)4H,4'H-1,1'-bithieno[3,4-c]pyrrole-4,4!,6,6'(5H,5'H)-tetraone (27,4mg, 0,04mmol) (chất 31) methyl-2,5-dibromo-3-thiophenecarboxylat (47,7mg, 0,16mmol) (chất 24) sau cho vào bình cầu cổ, sau hỗn hợp hòa tan toluene (10mL) dimetylformamid (DMF; 1mL) Dung dịch thu sau sục khí nitơ 10 phút để loại hết oxy Tiếp tục cho chất xúc tác (Pd2(dba)3(0); 9.2mg, 10.0μmol) P(o-tolyl)3 (12.2mg, 40.0μmol) vào bình Sau hỗn hợp dung dich khuấy 100°C 24 Kết thúc phản ứng, dung dịch làm nguội đến nhiệt độ phòng nhỏ giọt vào 300mL metanol để kết tủa polyme Kết tủa tinh chế cách chiết Soxhlet với axeton, hexan cloroform Phần dịch chiết cloroform cô đặc dung dịch sau cô đặc kết tủa metanol, lọc sấy khô thu 183,67mg sản phẩm có màu đỏ thẫm, phản ứng đạt hiệu suất 83% Xác định cấu trúc 3MTT H-NMR (500MHz, CDC13): (ppm)8,02; 7,65-7,72; 7,26-7,35; 6,93; 3,81; 2,90-2,96; 1,73-1,79;1,43-1,53; 0,97-1,04 13 C NMR (125MHz, CDCl3):  (ppm) 154,63; 137,24; 41,50; 34,47; 32,78; 29,00; 25,75; 23,35; 23,15; 14,13; 10,96 Phương pháp phân tích thành phần ngun tố theo tính tốn (C67H44O2S5)0.8(C62H74N2O4S6)0.2: C, 67.09; H, 6.30; N, 0.51; S, 21.37 Tìm được: C, 66.97; H, 6.34; N, 0.53; S, 21.26 Phương pháp sắc ký thấm gel dùng xác định khối lượng polyme cho kết quả: Mn=12.1 kDa, PDI=3.07 2.3 Chế tạo linh kiện OFET Linh kiện OFET có cực cổng silicon loại [100] với lớp điện mơi SiO2 có chiều dày (300 nm) Đế silicon rửa aceton, isopropanol tiếp tục làm bề mặt tia UV Lớp bán dẫn chế tạo phương pháp spincoating từ dung dịch chứa 0,5% polyme lên lớp điện môi 2.4 Chế tạo linh kiện OPV cấu trúc nghịch đảo 10 Pin lượng mặt trời hữu cấu trúc dị pha (BHJ-OPV) chế tạo với cấu trúc linh kiện nghịch đảo ITO/ZnO/ polyme:acceptor/MoO3/Ag) Bề mặt kính phủ ITO xử lý UV-ozon 20 phút, lớp mỏng ZnO chế tạo trình sol-gel lên bề mặt kính Sau ủ nhiệt lớp ZnO 160°C giờ, lớp bán dẫn (90nm ~110nm) lắng đọng lớp ZnO, từ dung dịch hòa tan polyme clorobenzene phương pháp spincoating Sau đó, lớp MoO3(10nm) lớp Ag(100nm) lắng đọng lớp bán dẫn cách bốc bay nhiệt để tạo thành điện cực (diện tích quang hoạt 0,04cm2) Đặc trưng J-V đo hệ thiết bị Keithley 2400 bóng tối ánh sáng AM 1,5G 100 mWcm-2-nguồn sáng cung cấp hệ mô ánh sáng mặt trời (Oriel, 1000W) Một lọc AM1.5(Oriel) sử dụng để điều chỉnh cường độ ánh sáng Cường độ ánh sáng tới đo máy đo công suất quang băng thông rộng hiệu chuẩn (Spectra Physics, Model 404) Phổ hiệu suất lượng tử (EQE) đo sử dụng nguồn ánh sáng halogen vonfram kết hợp với đơn sắc (Spectra Pro 2300, Acton Research) CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết tổng hợp polyme 3.1.1 Kết tổng hợp polyme DPP6T-C4 Kết phân tích thành phần nguyên tố cho thấy phản ứng tổng hợp P(DPP6T-C4) thu sản phẩm có độ tinh khiết cao với hiệu suất đạt 54% Phương pháp xác định khối lượng phân tử sắc ký thấm gel cho thấy polyme P(DPP6T-C4) có Mn= 13292; Mw= 37801; PDI=2.844 Như vậy, sản phẩm polyme có khối lượng phân tử tương đối lớn độ đa phân bố nhỏ 3.1.2 kết tổng hợp polyme T-3MT, 2T-3MT Các chất tổng hợp T-3MT 2T-3MT có độ hòa tan tốt tetrahydrofuran (THF), cloroform monoclorobenzene Khối lượng phân tử trung bình (Mn) số phân bố (PDI) T-3MT 2T-3MT đo sắc kí thẩm thấu gel (GPC) với o-diclorobenzen dung môi rửa giải 80°C Kết thu cho thấy Polyme T-3MT có Mn= 33,2kDa, PDI= 2,10 Polyme 2T3MT có Mn= 26,7kDa, PDI=2,21 polyme có độ đa phân bố nhỏ 3.1.3 Kết tổng hợp polyme 3MTB 3MTT Các chất tổng hợp 3MTB 3MTT có độ hòa tan tốt tetrahydrofuran (THF), cloroform monoclorobenzene Khối lượng phân tử trung bình (Mn) số phân bố (PDI) polyme 3MTB có Mn=17,1 kDa, 11 PDI=2,46 polyme 3MTT có Mn=12,1 số PDI= 3,07 cho thấy polyme có số đa phân bố tương đối thấp 3.2 Tính chất vật lý đặc tính linh kiện quang điện tử polyme 3.2.1 Tính chất đặc tính linh kiện quang điện tử P(DPP6T)-C4 3.2.1.1 Tính chất quang học P(DPP6T)-C4 tổ hợp P(DPP6T)-C4/ PC71BM Phổ hấp thụ UV-Vis P(DPP6T)-C4 tổ hợp P(DPP6T)-C4/ PC71BM (1/2) dạng dung dịch dạng màng mỏng đế thạch anh thể hình 3.6 Polyme P(DPP6T)-C4 có dải hấp thụ yếu 400nm550nm dải hấp thụ mạnh khoảng 600nm-800nm 1.0 (a) (i) (ii) Absorbance (a.u.) 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 400 600 800 1000 Wavelength (nm) 1.4 (b) (i) (ii) Absorbance (a.u.) 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 400 600 800 1000 Wavelength (nm) Hình 3.1 Phổ hấp thụ UV-Vis P(DPP6T)-C4 (a) tổ hợp P(DPP6T)-C4/ PC71BM (1/2) (b) dạng dung dịch (i) dạng màng mỏng (ii) 3.2.1.2 Tính chất điện hóa polyme P(DPP6T)-C4 Phương pháp phân tích điện hóa polyme P(DPP6T)-C4 dạng màng cho thấy polyme có mức lượng HOMO = -5,10eV Kết hợp với giá trị độ rộng lượng vùng cấm màng polyme Eg = 1,47eV thu từ phổ hấp thụ UV-Vis, ta tính mức lượng LUMO = -3,63eV Các mức lượng phù hợp cho việc chế tạo linh kiện OPV 12 3.2.1.3 Cấu trúc tinh thể P(DPP6T)-C4 Cấu trúc P(DPP6T)-C4 nghiên cứu nhiễu xạ GI-XRD dạng màng Hình 3.8 Giản đồ out-of-plane màng polyme cho thấy pic nhiễu xạ có cường độ mạnh chứng tỏ polyme tự xếp trật tự theo mặt vng góc với đế Sau màng polyme ủ 120oC, cường độ pic nhiễu xạ mạnh chứng tỏ độ tinh thể màng polyme tăng lên sau ủ nhiệt Hiện tượng giải thích lý độ linh động hạt tải polyme tăng lên sau ủ nhiệt 105 2.0 (c) (a) P(DPP6T)-C4 (120oC) 104 Intensity qz (Å-1) 1.5 P(DPP6T)-C4 (RT) 1.0 103 0.5 102 -1.5 -1 -0.5 0.5 1.5 qxy (Å-1) 10 12 14 16 18 20 2 (deg) 2.0 P(DPP6T)-C4 (RT) (d) (b) P(DPP6T)-C4 (120oC) Intensity qz (Å-1) 1.5 1.0 102 0.5 -1.5 -1 -0.5 0.5 1.5 qxy (Å-1) 10 12 14 16 18 2 (deg) Hình 3.8 Giản đồ nhiễu xạ tia X P(DPP6T)-C4 dạng màng: Giản đồ nhiễu xạ tia X chiều nhiệt độ thường (RT) (a) 120oC (b), giản đồ nhiễu xạ tia X chiều out-of-plane (c) in-plane (d) nhiệt độ thường 120oC 3.2.1.4 Tính chất bán dẫn P(DPP6T)-C4 Linh kiê ̣n transistor da ̣ng màng mỏng của P(DPP6T)-C4có đô ̣ linh đô ̣ng ̣t tải là 0,57cm2/Vs và tỷ số dòng bâ ̣t tắ t là 105 Với màng mỏng ủ 120oC, linh kiê ̣n OFET có đô ̣ linh đô ̣ng ̣t tải là 1,88cm2/Vs và tỷ số dòng bâ ̣t tắ t là 106 3.1.5 Linh kiêṇ OPV cấu trúc đa lớp p-n (P(DPP6T)-C4/ PC71BM) Linh kiện OPV cấu trúc đa lớp p-n (layer by layer) pin có cấu trúc chuyển tiếp dị thể phẳng Cấu trúc linh kiện OPV là: ITO/PEDOT: PSS (40nm)/ P(DPP6T)-C4 (60nm)/PC71BM (30nm)/LiF (0,8 nm)/Al(100nm) Thông thường, lớp p-n chế tạo phương pháp bốc bay chân không sử dụng đơn phân tử Trong nghiên cứu này, P(DPP6T)-C4 khơng hòa tan dung môi cloroform PC71BM lại tan tốt cloroform nên chúng tơi chế tạo lớp p-n phương pháp spin-coating thông thường 13 (a) Normalized Absorbance (a u.) 3.1.6 Linh kiện OPV loại tổ hợp chế tạo từ P(DPP6T-C4) PC71BM Linh kiện OPV loại tổ hợp (BHJ-OPV) chế tạo sử dụng P(DPP6T)C4 làm chất cho PC71BM làm chất nhận Cấu trúc linh kiện OPV là: ITO/PEDOT:PSS(40nm)/ tổ hợp P(DPP6T)-C4:PC71BM(80nm)/LiF(0,8nm)/ Al(100nm) Tổ hợp P(DPP6T)-C4 PC71BM hòa tan dung môi 1,2diclorobenzene dung dịch spin-coating lên lớp PEDOT: PSS 3.2.2 Tính chất vật lý đặc tính linh kiện quang điện tử polyme T-3MT 2T-3MT 3.2.2.1 Tính chất quang T-3MT 2T-3MT tổ hợp polyme T-3MT, 2T-3MT với acceptor ITIC, IM-IDT PC71BM Phổ hấp thụ UV-vis copolyme T-3MT 2T-3MT dạng dung dịch dạng màng mỏng hiển thị hình 3.12 Bước sóng hấp thụ cực đại dạng dung dịch dạng màng mỏng polyme T-3MT tương ứng 523nm 520nm, polyme 2T-3MT 529nm 519nm 1.2 T-3MT 2T-3MT 0.9 0.6 0.3 0.0 300 400 500 600 700 Wavelength (nm) Normalized Absorbance (a.u.) 1.2 (b) T-3MT 2T-3MT 0.9 0.6 0.3 0.0 300 400 500 600 700 Wavelength (nm) Hình 3.12 Phổ hấp thụ UV-vis copolyme T-3MT, 2T-3MT dạng dung dịch(a) màng mỏng (b) 3.2.2.2 tính chất điện hóa T-3MT 2T-3MT 14 T-3MT 2T-3MT 0.003 (a) Current (a u.) 0.002 0.001 0.000 -0.001 -0.002 -0.003 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 E (V) vs Ag/AgCl -3.27 -5.32 -5.87 -4.30 PC71BM -5.4 -4.14 ITIC -4.17 IM-IDT 2T-3MT Energy levels (eV) T-3MT -3.33 (b) -5.72 Hình 3.2 Đường đặc trưng CV màng mỏng T-3MT 2T-3MT (a), sơ đồ lượng copolyme T-3MT 2T-3MT; acceptor:IM-IDT, ITIC, PC71BM Phương pháp phân tích điện hóa T-3MT 2T-3MT dạng màng (hình 3.16a) cho thấy mức lượng HOMO tính từ oxy hóa đường cong CV 2T-3MT -5,32eV, cao so với HOMO T-3MT 5,40eV, khả cho điện tử tương đối mạnh IDTT Năng lượng LUMO tính tốn từ mức HOMO lượng vùng cấm T3MT -3,33eV 2T-3MT -3,27eV 2.2.2.3 Cấu trúc tinh thể T-3MT, 2T-3MT tổ hợp polyme:accceptor 15 0 Out-of-plane 0.5 1.0 Out-of-plane 0.5 1.0 1.5 0.5 2.0 1.0 1.5 q (Å2-1) 0 Out-of-plane 0.5 Intensity (a.u.) Intensity (a.u.) 1.0 1.5 In-plane 0.5 2.0 q qxy (Å-1) 1.0 1.5 q(xy) (Å-1) q (Å-1) Intensity (a.u.) Intensity (a.u.) qz (Å-1) 1.5 In-plane qq(xy) (Å-1) qxy (Å-1) qz (Å-1) 1.0 q2 (Å-1) Intensity (a.u.) Intensity (a.u.) qz (Å-1) (d) 0.5 2.0 (c) 1.5 In-plane q(xy) q (Å-1) qxy (Å-1) (b) Intensity (a.u.) Intensity (a.u.) qz (Å-1) (a) Out-of-plane In-plane 0 0.5 1.0 qxy (Å-1) 1.5 q(xy) q (Å-1) 2.0 0.5 1.0 q2 (Å-1) 1.5 , Hình 3.17 Giản đồ 2D GIWAXD, out-of plane in-plane (a) T-3MT, (b) T-3MT:IM-IDT, (c) T-3MT:ITIC, (d) T-3MT:PC71BM Đươc nghiên cứu nhiễu xạ tia X góc tới (GIWAXD) Như hình 3.17 hình 3.18, nhiễu xạ tia X dạng màng mỏng hai polyme không cho thấy cấu trúc tinh thể rõ ràng Các nhiễu xạ màng tổ hợp polyme:IM-IDT hiển thị nhiều kiểu vòng dọc theo tất hướng xuyên tâm, có độ nhiễu xạ mạnh, chất tinh thể IM-IDT 16 0 Out-of-plane 0.5 1.0 Out-of-plane 0.5 1.0 1.5 0.5 2.0 1.0 1.5 q2 (Å-1) 0 Out-of-plane 0.5 Intensity (a.u.) Intensity (a.u.) 1.0 1.5 In-plane 0.5 2.0 1.0 1.5 q2 (Å-1) q(xy) q (Å-1) qxy (Å-1) Intensity (a.u.) 0 Intensity (a.u.) qz (Å-1) 1.5 In-plane q(xy) q (Å-1) qxy (Å-1) qz (Å-1) 1.0 q2 (Å-1) Intensity (a.u.) Intensity (a.u.) qz (Å-1) (d) 0.5 2.0 (c) 1.5 In-plane q(xy) q (Å-1) qxy (Å-1) (b) Intensity (a.u.) Intensity (a.u.) qz (Å-1) (a) Out-of-plane 0.5 1.0 1.5 q(xy) q (Å-1) qxy (Å-1) 2.0 In-plane 0.5 1.0 1.5 q2 (Å-1) Hình 3.18 Giản đồ 2D GIWAXD, out-of plane in-plane (a) 2T-3MT, (b) 2T-3MT: IM-IDT, (c) 2T-3MT: ITIC, (d) 2T-3MT:PC71BM 3.2.2.4 Nghiên cứu hình thái học tổ hợp polyme ( T-3MT, 2T-3MT): acceptor( IM-IDT,ITIC,PC71BM) 3.2.2.5 Đặc tính linh kiện pin mặt trời chế tạo từ polyme T-3MT, 2T-3MT Từ kết khảo sát linh kiện PSC, dễ dàng nhận thấy đặc tính linh kiện PSC ngồi phụ thuộc vào đặc tính polyme dẫn, phụ thuộc vào acceptor tạo tổ hợp tỷ lệ khối lượng polyme:acceptor tạo tổ hợp.Trong linh kiện PSC khảo sát nỗi bật linh kiện PSC chế tạo từ tổ hợp polyme (T-3MT, 2T-3MT):IM-IDTvà cụ thể PSC chế tạo từ tổ hợp 2T-3MT:IM-IDM với tỷ lệ khối lượng 1:1có PCE cao 3,96% 3.2.3 Tính chất đặc tính linh kiện quang điện tử polyme 3MTB 3MTT 17 (a) Normalized Absorbance (a u.) 3.2.3.1 Tính chất quang học polyme 3MTB 3MTT Nghiên cứu Phổ hấp thụ UV-Vis dung dịch cloroform polyme 3MTB, 3MTT acceptor (ITIC) hình 3.22a, dạng màng mỏng polyme 3MTB, 3MTT acceptor (ITIC) hình 3.22b 1.2 0.9 3MTB 3MTT 3MT-Th ITIC 0.6 0.3 0.0 300 400 500 600 700 800 Wavelength (nm) (b) Normalized Absorbance (a.u.) 1.2 0.9 3MTB 3MTT 3MT-Th ITIC 0.6 0.3 0.0 300 400 500 600 700 800 900 Wavelength (nm) Hình 3.22 Quang phổ hấp thụ UV-vis polyme (3MTB,3MTT,3MT-Th) ITIC dung dịch chloroform (a) dạng màng (b) Hình 3.22 cho thấy bước sóng hấp thụ polyme 3MTB, 3MTT 3MTTh có hấp thụ yếu khoảng bước sóng từ 300nm-400nm, 3MT-Th có mức hấp thụ mạnh khoảng 400nm-600nm, polyme 3MTB, 3MTT có mức hấp thụ mạnh bước song dài 500nm-700nm Polyme 3MTB, 3MTT có bước song hấp thụ dài so với bước song hấp thụ polyme 3MT-Th phân tử polyme 3MTB, 3MTT có nhóm BTz BiTPD nhóm hút điện tử mạnh có lượng vùng cấp hẹp Khi đo phổ hấp thụ UV-vis dạng màng mỏng, polyme 3MTB , 3MTT 3MT-Th cho thấy bước sóng hấp thụ trải dài so với bước sóng hấp thụ bước song hấp thụ polyme đo dạng dung dich, cường độ hấp 18 thụ polyme dạng màng mỏng cao đo dạng dung dịch Điều cho thấy có tương tác mạnh phân tử mạch terpolyme dạng màng mỏng 3.2.3.2 Tính chất điện hóa polyme 3MTB, 3MTT Mức lượng HOMO polyme đo phương pháp điện hóa, giá trị HOMO Năng lượng oxy hóa ban đầu (Eox) tính từ đường đặc trưng CV ( Hình 3.18 a), mức lượng (LUMO) tính tốn từ độ rộng lượng vùng cấm HOMO Kết thông số đặc trưng polyme (3MTB, 3MTT, 3MT-Th, ITIC) tập hợp Bảng 3.4 Ferrocene 3MTB 3MTT 3MT-Th Intensity (a) -2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 -3.67 -3.63 -3.44 -5.50 ITIC -5.45 3MT-Th 3MTT -4.14 3MTB (b) Energy levels (eV) E (V vs Ag/Ag+) -5.42 -5.72 Hình 3.25 Đường đặc trưng CV màng polyme (a); sơ đồ mức lượng ba loại polyme donor ITIC acceptor OSC (b) 3.2.3.3 Cấu trúc tinh thể polyme 3MTB, 3MTT Phép đo nhiễu xạ tia X góc tới (GIWAXD) dạng màng giản đồ out-ofplane, In-plan sử dụng để xác định độ tinh thể màng terpolyme tinh khiết màng tổ hợp terpolyme:ITIC 19 Intensity (a.u.) qz (Å-1) Intensity (a.u.) (a) Out-of-plane In-plane 0 0.5 qxy (Å-1) 1.5 0.5 2.0 1.0 1.5 q2 (Å-1) qq(xy) (Å-1) Intensity (a.u.) Intensity (a.u.) qz (Å-1) (b) 1.0 Out-of-plane In-plane 0 0.5 qxy (Å-1) 1.0 1.5 q2 (Å-1) Out-of-plane 0.5 qxy (Å-1) Intensity (a.u.) 1.0 1.5 In-plane 0.5 2.0 1.0 1.5 q2 (Å-1) qq(xy) (Å-1) Intensity (a.u.) Intensity (a.u.) qz (Å-1) 0.5 2.0 (d) 1.5 qq(xy) (Å-1) Intensity (a.u.) qz (Å-1) (c) 1.0 Out-of-plane In-plane 0 qxy (Å-1) 0.5 1.0 1.5 qq(xy) (Å-1) 2.0 0.5 1.0 1.5 q2 (Å-1) Hình 3.26 Giản đồ GIWAXD hai chiều dạng màng (a) 3MTB, (b) 3MTT, (c) 3MTB: ITIC, (d) 3MTT: ITIC (e) Giản đồ XRD chiều out-of plane inplane terpolyme nguyên chất dạng tổ hợp chúng với ITIC 3.2.3.4 Nghiên cứu hình thái học tổ hợp (polyme: acceptor) dạng màng Hình thái bề mặt màng tổ hợp, nghiên cứu kính hiển vi lực nguyên tử (AFM) Như hình 3.27(c-e), màng tổ hợp 3MTB: ITIC 3MTT:ITIC có domain nhỏ đồng với độ gồ ghề bề mặt trung bình (Rq) tương ứng 0,30nm 0,32nm Các giá trị nhỏ so với giá trị Rq màng tổ hợp 3MT-Th: ITIC 0,36nm 20 (b) 100 3MTB:ITIC (1:1.5) 3MTT:ITIC (1.2:1) 3MT-Th:ITIC (1:1) 3MTB:ITIC(1:1.5) 3MTT:ITIC(1.2:1) 3MT-Th:ITIC (1:1) 80 -3 -6 EQE (%) Current density (mA/cm2) (a) -9 -12 -18 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Voltage (V) -0.8 nm 40 20 -15 0.8 nm 60 400 Rq = 0.30 nm 600 700 800 Wavelength (nm) (d) (c) 500 (e) Rq = 0.32 nm Rq = 0.36 nm Hình 3.37 Các đường đặc trưng (J-V) (a) phổ EQE OSC sử dụng màng tổ hợp polyme: ITIC (b); ảnh AFM màng tổ hợp polyme: ITIC; 3MTB: ITIC (c), 3MTT: ITIC (d), 3MT-Th: ITIC (e) 3.2.3.5 Đặc tính pin mặt trời chế tạo từ polyme 3MTB,3MTT Pin mặt trời polyme (PSC) cấu trúc dị pha (BHJ) chế tạo cách sử dụng tổng hợp polyme (3MTB, 3MTT polyme 3MT-Th) với acceptor ITIC Cấu trúc nghịch đảo ITO/ZnO/polyme: ITIC/MoO3/Ag chọn để chế tạo linh kiện với tài liệu tham khảo [120] Linh kiện pin mặt trời chế tạo sử dụng màng tổ hợp với tỷ lệ polyme/ITIC khác Hiệu suất chuyển hóa lượng độ bền linh kiện (độ bền bảo quản độ bền làm việc) linh kiện PSC nghiên cứu 3.2.3.6 Độ bền làm việc độ bền bảo quản PSC chế tạo từ polyme 3MTB, 3MTT Thời gian sử dụng linh kiên OSC kiểm tra cách giữ chúng bên ngồi hộp mà khơng đóng gói bảo quản, điều kiện mơi trường bình thường 1000 Đồng thời khảo sát, đo hiệu suất chuyển đổi (PCE) theo khung thời gian thu đươc kết hình 3.29 21 1.1 (b) Normalized PCE Normalized PCE (a) 1.0 3MTB 3MTT 3MT-Th 0.9 0.8 1.1 1.0 0.9 0.8 200 400 600 800 1000 1200 3MTB 3MTT 3MT-Th 200 400 600 800 1000 1200 Time (h) Time (h) Hình 3.4 Thời hạn sử dụng độ ổn định PCE,(a) PSC chế tạo từ tổ hợp polyme:ITIC(dung môi chlorobenzen khơng có DIO),(b) PSC chế tạo từ tổ hợp polyme:ITIC (dung mơi clorobenzen có 0,25% DIO) Độ ổn định hoạt động linh kiện PSC kiểm tra điều kiện chiếu sáng liên tục vòng 60 phút (chiếu sáng AM 1,5G 100 mW/cm2), hiển thị độ ổn định hoạt động PCE PSC theo thời gian chiếu sáng thay đổi đường cong J-V đo định kỳ linh kiện điều kiện chiếu sáng liên tục KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Kết nghiên cứu luận án có đóng góp mới, bảo đảm tính khoa học thực tiễn: + Đã tổng hợp copolyme liên hợp với cấu trúc dựa nhóm Diketopyrrolopyrrol P(DPP6T-C4) Trong đó, việc sử dụng nhóm decylheptadecyl vị trí N nhóm DPP giúp cải thiện độ hòa tan copolyme + Đã tổng hợp polyme có lượng vùng cấm rộng hồn toàn mới: T-3MT 2T-3MT Các copolyme kết hợp với accetor có mức lượng vùng cấm khác nhau, theo hướng mở rộng khả hấp thụ xạ ánh sáng mặt trời, nhằm hướng tới việc chế tạo linh kiện OPV cho hiệu suất chuyển hóa lượng tương đối cao + Đã tổng hợp terpolyme: 3MTB, 3MT có cấu trúc hồn tồn Linh kiện OPV chế tạo từ terpolyme có đặc tính tốt với độ bền làm việc độ bền bảo quản cao mở triển vọng ứng dụng chúng thực tế + Từ kết trên, luận án đóng góp cho việc phát triển hướng nghiên cứu tổng hợp polyme dẫn ứng dụng chế tạo linh kiện quang điện tử Kiến nghị 22 Phát triển kết nghiên cứu luận án cho hướng nghiên cứu lĩnh vực: + Tổng hợp polyme dẫn có nhiều tính ưa việt ứng dụng lĩnh vực quang điện tử + Chế tạo OPV có hiệu suất cao, độ bền khả hoạt động ổn định để phát triển sản xuất thương mại NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN Đã sử dụng phương pháp tổng hợp hữu tổng hợp polyme có cấu trúc hồn tồn Đã sử dụng phương pháp phân tích xác định tính chất vật lý, quang học, cấu trúc tinh thể, hình thái học polyme vật liêu tổ hợp Đã chế tạo xác định đặc tính linh kiện OFET OPV polyme tổng hợp Các kết thu có tính khoa học độ tin cậy cao 23 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ Phan Đình Long, Nguyễn Đức Tuyển, Ngơ Trịnh Tùng, Hoàng Mai Hà Ảnh hưởng việc mở rộng cấu trúc mạch liên hợp lên tính chất bán dẫn phân tử Triphenylen, Tạp chí Hóa học , 2016, 54(6e2)175-179 Hồng Mai Hà, Phan Đình Long, Ngơ Trịnh Tùng, Nguyễn Đức Nghĩa Copolyme mang nhóm diketopyrrolopyrrole dùng transistor hiệu ứng trường pin mặt trời hữu cơ, Tạp chí Hóa học, 2016, 54 (6e1)235-242 Mai Ha Hoang, Gi Eun Park, Dinh Long Phan, Trinh Tung Ngo, Tuyen Van Nguyen, Su Hong Park, Min Ju Cho, and Dong Hoon Choi, Synthesis of Conjugated Wide-bandgapCopolymers Bearing Ladder-Type Donating Units and Their Application to Non-fullerene Polymer Solar Cells.Macromolecular Research, 2018 Vol 26, pp 844-850 Mai Ha Hoang, GiEun Park, Dinh Long Phan, Trinh Tung Ngo, Tuyen Van Nguyen, Su Hong Park, Min Ju Cho, and Dong Hoon Choi High-Performing Random Terpolyme-Based Nonfullerene Polymer Solar Cells Fabricated Using Solvent Additive-Free As-Cast Blend Films; Polymer Chemistry, 2018, 56, 15281535 Phan Đình Long, Nguyễn Năng Đinh, Nguyễn Phương Hồi Nam;.Light absorption and photoluminescence quenchinh properties of bulk heterojunction material based on the blend of poly (N-vinylcarbazole)/ poly(N-hexylthiophene), Communications in Physics, Vol.29, No.1 (2019), pp.57-63 Hồng Mai Hà, Phan Đình Long, Trinh Ngô Tung, Effect Of Molecular Structure Of Porphyrins On Their Semiconducting Properties, Journal of Science and Technology 54 (3) (2016) 356-365 Hồng Mai Hà, Phan Đình Long, Nguyễn Đức Tuyển, Ngô Trịnh Tùng, Polyme Bán Dẫn Dùng Chế Tạo Pin Mặt Trời Hội nghị Vật lý Chất rắn Khoa học Vật liệu Toàn quốc – SPMS 2017 Hồng Mai Hà, Phan Đình Long, Nguyễn Đức Tuyển, Trần Phương Hoa, Ngô Trịnh Tùng, Nguyễn Đức Nghĩa, Tổng Hợp Vật Liệu Bán Dẫn Hữu Cơ Dùng Trong Transistor Hiệu Ứng Trường Hữu Cơ Và Pin Mặt Trời Hữu Cơ Hội nghị Vật lý chất rắn Khoa học vật liệu toàn quốc lần thứ 9-SPMS2015 Mai Ha Hoang, Dinh Long Phan, Hop Tran Thi Thanh, Duc Tuyen Nguyen, Trinh Tung Ngo, Duc Nghia Nguyen, Organic Semiconducting Materials for Field Effect Transistors and Photovoltaic Cells, The 8th International Workshop on Advanced Materials Science and Nanotechnology (IWAMSN2016), 8-12 November, 2016, Hạ Long, Vietnam 24 ... nhóm nghiên cứu nước chế tạo vật liệu cho loại linh kiện Nhằm tiếp cận với hướng nghiên cứu mới, giàu tiềm năng, chọn đề tài: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu bán dẫn hữu ứng dụng lĩnh vực quang điện. .. hình nghiên cứu nước Tập hợp tài liệu cơng bố, hiên nghiên cứu nước có nghiên cứu tổng hợp polyme dẫn, chủ yếu tập trung nghiên cứu chế tạo linh kiện quang điện tử Nhóm nghiên cứu Phạm Hồng Quang, ... transistor hiệu ứng trường hữu (OFET) CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 .Tổng quan vật liệu hữu cấu trúc π liên hợp Vật liệu bán dẫn hữu vật liệu dựa mạch cacbon có tính bán dẫn, với cấu trúc điện tử dựa liên