B57916

   fPD是給體的解離能,易4A是受體的電子親和能,凡x激子的能量。也就是說,當(dāng)激子的能量大于電荷轉(zhuǎn)移態(tài)的能量時(shí),激子可以順利地解離(圖4.⑾⑶);當(dāng)激子的能量小于電荷轉(zhuǎn)移態(tài)的能量時(shí),激子的解離在能量上是不利的(圖4,10(b))。另外,應(yīng)該指出,這種電荷轉(zhuǎn)移⒆Tl是光誘導(dǎo)型的,需要光照來產(chǎn)生給體激子,然后能量向受體轉(zhuǎn)移,形成電荷轉(zhuǎn)移態(tài)。研究表明,電荷轉(zhuǎn)移態(tài)中,給體的空穴與受體的電子復(fù)合速率小于電荷轉(zhuǎn)移態(tài)產(chǎn)生速率幾個(gè)數(shù)量級(jí)u叨。因此,在能量有利的界面處,電荷轉(zhuǎn)移態(tài)的形成是主要過程。

    圖4,10 激子在D/A界面解離的情形

   翠子能量大于電荷轉(zhuǎn)移態(tài)能量,有利于解離;o)激子的能量小于電荷轉(zhuǎn)移態(tài)度能量,不利于解離有機(jī)分子中,影響激子解離過程的因素很多。在分子固體中,通常認(rèn)為光生載流子是單線態(tài)激子在電場(chǎng)和熱運(yùn)動(dòng)共同作用下解離的結(jié)果,解離效率取決于束縛電荷對(duì)(激子中)的初始距離和外加電場(chǎng)的強(qiáng)度。經(jīng)典的假設(shè)認(rèn)為激子解離為自由電荷是單步過程,因?yàn)榧ぷ舆M(jìn)行電荷轉(zhuǎn)移后,過剩的光能量可以將結(jié)合在一起的電子-空穴對(duì)在界面處分開,其速率依賴于內(nèi)建電場(chǎng)的極化效應(yīng)和自由電荷的態(tài)密度四。此外,在給體、受體混合的薄膜中,界面處形成的界面偶極子有助于激子的解離lsOl。與上述觀點(diǎn)不同,最近有報(bào)道指出,激子解離為自由電荷是多步過程,涉及一步或者多步的中間產(chǎn)物:首先形成的是束縛電子-空穴對(duì),體系變?yōu)橐揽繋靵隽κ�縛的給體正電荷極化子Φolaron)和受體負(fù)電荷極化子,亦即基激締合物;隨后,該基激締合物可能克服電子空穴之間的庫侖束縛力進(jìn)一步解離為自由電荷,也有機(jī)會(huì)復(fù)合,發(fā)出基激締合物的特征光阝ls",它們是相互競(jìng)爭(zhēng)的過程。另外的研究指出,電荷轉(zhuǎn)移直接形成的熱載流子的過剩能量主導(dǎo)著束縛電子空穴對(duì)的初始距離以及解離效率。在激子的電荷轉(zhuǎn)移和后繼的解離過程中,界面的作用很重要。由于界面偶極層的存在,在光激發(fā)前可產(chǎn)生部分電荷轉(zhuǎn)移,從而防止了空穴的反方向轉(zhuǎn)移,降低了結(jié)合在一起的電荷對(duì)復(fù)的概率。研究發(fā)現(xiàn),在雙層太陽能電池器件中,與界面電場(chǎng)垂直方向的電偶極子比較容易解離,而且遷移率的巨大差別也有助于激子的解離。