低温溶液燃烧法制备用于溶液工艺光电器件的p型NiO空穴传输层

氧化物薄膜具有优越的电子性能,用于溶液工艺光电器件的载流子传输层有可能显著提高器件的效率和稳定性。在多种高功函的金属氧化物中,NiO由于其典型的p型半导体特性,且具有较高的功函以及较低的离化势,是少数具有电子阻挡特性的空穴传输层材料。然而目前可用于采用溶液工艺制备NiO薄膜所需的退火较高(>250 °C),制约了其在柔性器件中的应用。

浙江大学博士生白赛在金一政副教授的指导下,与苏州大学孙宝全教授课题组、瑞典Linköping大学的Feng Gao和Fengling Zhang等人合作,针对这一问题开展了相关研究。基于燃烧法放热以及能够自我供给能量的反应特性,在前驱体溶液中分别引入硝酸镍作为氧化剂、乙酰丙酮或者甘氨酸作为燃料,并通过优化反应体系中燃料的种类以及燃料与氧化剂的比例有效控制了前驱体溶液的反应活性及产物,成功的在较低温度下(175°C)制备出了均匀致密的纯相NiO薄膜。采用臭氧处理进一步提升了薄膜的功函特性后成功将基于该低温工艺制备的NiO薄膜用于有机太阳能电池及聚合物发光二极管器件中。由于其优异的电子阻挡及稳定性特性,NiO薄膜空穴传输层在有效提升有机光电器件性能的同时也显著改善了其空气稳定性。该方法将有助于推动p型NiO薄膜在溶液工艺光电器件中的应用。相关论文发表于Advanced Energy Materials(doi:10.1002/aenm.201301460),被该杂志以背封面形式highlight报道。

相关工作得到了国家自然科学基金、国家科技部863和973项目、浙江省自然科学基金杰出青年项目与浙江省科技厅公益项目的资助。