Influence of morphological inhomogeneity induced carrier diffusion on transient photocurrent pulse shape in organic thin films
采用蒙特卡罗模拟研究了有机薄膜中载流子扩散引起的薄膜形貌对瞬态光电流脉冲展宽的影响。假设电荷输运的高斯无序模型，通过改变系统的整体能量无序，对均匀和非均匀薄膜的飞行时间光电流脉冲形状进行了模拟。在均匀系统的情况下，发现光电流脉冲的尾部展宽参数（W）的值随着能量无序的减小而减小。观察到的行为解释通过使用载流子扩散系数的时间演变。在非均匀系统的情况下，在降低系统的整体能量无序时，W的值在开始降低之前最初达到最大值。这是由于在后一种情况下的形态依赖的载流子扩散。这项研究elespants的重要性的影响的膜形态引起的载流子扩散的实验测量的形状的飞行时间瞬态光电流脉冲，这是发现一般被忽略。
2013-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Morphology Effectively Controls Singlet-Triplet Exciton Relaxation and Charge Transport in Organic Semiconductors
我们提出了一个超快的光转换动力学的比较研究并四苯（Tc）和并五苯（Pc）单晶和Pc薄膜使用光学泵浦探测光谱。Tc和Pc晶体中的光致吸收分别是激活的和温度无关的，表明占主导地位的单重态-三重态激子裂变。在Pc膜（以及C $_{60}$掺杂膜）中，这种衰减通道被电子捕获抑制。这些结果表明，在光生过程中的结晶度和纯度的核心作用，并将限制未来的光伏器件的设计。
2009-01-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
The Influence of Morphology on the Charge Transport in Two-Phase Disordered Organic Systems
在这项工作中，我们使用一个三维泡利主方程来研究的载流子迁移率的两相系统，它可以模拟施主-受主和非晶-晶体体异质结。我们的方法可以分为两个部分：形态生成和生成的混合物中的电荷传输建模。形态学部分是基于二元混合物（供体/受体）的蒙特卡罗模拟。第二部分是通过数值求解稳态泡利主方程进行的。通过考虑每个相的能量无序，它们的能量偏移和畴形态，我们表明，与单相系统相比，载流子迁移率可以有显着不同的行为。当能量偏移为非零时，我们发现迁移率电场依赖性在与能量偏移成比例的阈值场处从负变为正。此外，还研究了形态通过畴尺寸和界面粗糙度参数对输运的影响。
2015-01-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Polymer morphology and interfacial charge transfer dominate over energy-dependent scattering in organic-inorganic thermoelectrics
混合（有机-无机）材料已成为一类有前途的热电材料，其功率因数超过任何一种成分。这种增强的机制仍在争论中，并且已经证明很难确定潜在的物理学。在这项工作中，我们结合传输测量与理论模拟和第一性原理计算上的一个原型PEDOT：PSS-Te（铜）纳米线混合材料系统，了解模板和电荷重新分配的热电性能的影响。此外，我们应用最近开发的康-斯奈德电荷传输模型表明，在混合系统中的空穴的散射，定义的能量依赖性散射参数，保持相同的主体聚合物基体中的性能，而不是由聚合物形态表现在一个能量无关的传输系数。我们建立在这种语言来解释热电行为的各种PEDOT和P3 HT为基础的混合作为指导未来的工作在多相材料。
2018-10-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Formation of crystalline bulk heterojunctions in organic solar cells: insights from phase-field simulations
有机太阳能电池的性能在很大程度上取决于光活性层的体异质结（BHJ）形貌。这种BHJ在湿沉积溶液的干燥过程中形成，这是由于诸如结晶和/或液液相分离（LLPS）的物理过程。然而，过程-结构关系仍然没有得到充分的理解。在这项工作中，最近开发的，耦合相场流体力学框架被用来模拟BHJ形成干燥后。对于第一次，这允许调查所有相关的物理过程（蒸发，晶体成核和生长，液体分层，组合物依赖的动力学特性）之间的相互作用，在一个单一的连贯的理论框架。对模型系统P3 HT-PCBM进行了仿真。与先前报道的干燥结构的原位表征的比较是非常有说服力的：形态形成途径，结晶动力学，和最终形态是符合实验结果。最终的BHJ形态是纯晶体施主相和受主相、纯非晶畴和混合非晶畴的微妙混合物，这取决于工艺参数和材料性质。这种方法的预期益处是确定用于油墨配方和加工条件的物理设计规则，以优化电池性能。它可以在未来应用于最近的有机材料系统。
2022-09-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Morphology Engineering of Mixed Ionic Electronic Conductors through Aqueous Phase Separation
RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Technische Universität Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；DWI – Leibniz Institute for Interactive Materials e.V.（莱布尼兹互动材料研究所）
本研究通过pH诱导水相分离设计PEDOT:PSS:PEI薄膜形貌，缓解OECT增益-速度权衡，实现厚沟道下超低电压高性能，确立形貌为有机混合导体关键设计参数。
2026-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Effects of carrier mobility and morphology in organic semiconductor spin valves
我们研究了四种不同电子性质的有机半导体（OSC）中的自旋输运，其中Fe和Co分别作为顶部和底部铁磁（FM）接触。在基于载电子OSC、三（8-羟基喹啉）铝（Alq $_3$）和载空穴OSC、酞菁铜（CuPc）的结中观察到室温的磁电阻（MR）效应。这两种OSC的MR显示出相似的温度依赖性，这表明FM引线而不是OSC在随温度升高的自旋输运退化中起主导作用。我们还研究了基于两种高横向迁移率载电子OSC，3，4，9，10-二萘嵌苯四甲酸二酐（PTCDA）和N，N '-双（4-三氟甲基苄基）-1，4，5，8-萘四甲酸二酰亚胺（CF $_3$ -NTCDI）的结。然而，这些结表现出弱得多的自旋输运效应。形态学研究表明，这些高迁移率OSC膜具有比Alq $_3$或CuPc粗糙得多的表面，因此自旋输运的劣化可能源于由于更粗糙的FM/OSC界面引起的增强的散射。我们的研究表明，FM/OSC界面在有机器件的自旋输运中起着重要的作用，需要进一步的探索。
2012-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Comparing Methods of Characterizing Energetic Disorder in Organic Solar Cells
几十年来，人们已经知道能量无序限制了结构无序的半导体如非晶硅和有机半导体的性能。然而，在过去的几年中，高性能有机太阳能电池已经出现，显示出不断减少的能量无序量。因此，在寻找未来的高效材料系统时，正确地表征这种能量无序是很重要的。虽然文献中有几种技术，但探测缺陷态密度的最常见方法是使用光激发（如外部量子效率测量）或通过施加外部电压（如导纳光谱法）顺序填充尾态。现有文献的元分析，以及我们的实验，使用四种表征技术对两种材料系统显示，电气，电压依赖性的测量经常产生较高的值的能量比光学测量的障碍。漂移扩散模拟，我们表明，该方法探测不同的能量范围的子带隙态密度。我们进一步探讨的技术的局限性，并发现，从电容-电压曲线的信息提取可以抑制由内部串联电阻。从而，我们解释了测量技术与不同的能量范围和电子参数的灵敏度之间的差异。
2023-01-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Charge transport in disordered organic solids: A Monte Carlo simulation study on the effects of film morphology
模拟了无序聚合物基质中的有序区（微晶和聚集体）对迁移率（μ）的场和温度依赖性的影响。有序区域浓度的增加导致迁移率的增加，并且在高场区中，迁移率的饱和发生在较低的电场强度下。不同的平均值和标准偏差的高斯态密度（DOS）的有序区域的迁移率的场依赖性的影响进行了研究，发现只有在较高的浓度是显着的。这些参数在低浓度下的弱影响归因于两个区域（主体和有序区域）的DOS标准偏差的差异引起的强界面效应和有序区域的浅捕获效应。对于所研究的有序区的所有参数，迁移率（logμ）的温度依赖性和logμ Vs E^{1/2}图的斜率显示1/T^2依赖性。
2007-07-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Monte Carlo Simulation of Carrier Diffusion in Organic Thin Films with Morphological Inhomogeneity
采用蒙特卡罗模拟研究了有机薄膜中形貌不均匀性对载流子扩散的影响。在模拟中考虑了形态的不均匀性，将低能无序区域并入高能无序的主晶格中，从而降低了系统的整体高能无序。对于均匀的薄膜，载流子扩散被发现减少后，减少充满活力的障碍。与此相反，在不均匀的膜的情况下，载流子扩散增强后，减少整体充满活力的障碍，达到最佳值，超过该值，载流子扩散减少。通过我们的模拟，我们观察到，在不均匀的情况下，载流子扩散的行为是由于依赖于形态的载流子扩散，除了热和非热场辅助扩散机制。载流子扩散的这种形态依赖性是由于具有不同跳跃率的载流子分组的产生而产生的，这是在非均匀系统的较不无序区域中产生的载流子的缓慢弛豫效应之后。我们的模拟形态依赖的载流子扩散及其对基本扩散过程的影响提供了更深入的了解有机薄膜中的电荷输运机制。
2013-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Effect of molecular structure and oxidation potential on the device performance of single-carrier organic diodes
报道了用十六种分子材料制作单载流子有机二极管。我们实验证明了分子结构如何影响薄膜的形态，以及薄膜的形态如何影响二极管的性能。具有中等分子尺寸和树枝状结构的化合物比具有对称结构的小分子更有利于获得良好的器件性能。器件的开启电压被发现是强烈依赖于分子的第一氧化电位。独立于不同的阳极材料，没有观察到明显的界面电荷/偶极子效应的设备。我们的研究结果可能提供一个简单的方法，以筛选合适的分子材料的实用多层器件。
2005-03-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Quantitative modeling of \textit{in situ} x-ray reflectivity during organic molecule thin film growth
基于同步加速器的X射线反射率越来越多地被用作薄膜生长过程中表面形貌的\textit{in situ}探针，但对结果的完整解释需要对生长过程进行建模。许多模型已开发和用于这一目的，但没有详细的，比较研究，其范围和准确性存在于文献中。使用从超高温沉积的戊烷和二茚并萘（DIP）在SiO $_2$上获得的实验数据，我们比较和对比三个这样的模型，都与彼此和使用非原位原子力显微镜（AFM）的表面形貌的详细表征。这两个系统都表现出更广泛的兴趣的特殊现象：并五苯/SiO $_2$表现出从粗糙到光滑生长的快速转变。DIP/SiO $_2$，在这里采用的条件下，由于不同的基板和膜之间的粘附概率，表现出生长速率加速。在一般情况下，\textit{independent of which model is used}，我们发现从拟合\insitu X射线数据获得的表面形态与早期的实际形态之间的良好协议。一旦均方根（rms）膜粗糙度超过约1 ML，这种一致性在稍后的时间恶化。第二个观察结果是，由于层覆盖率是由反射率曲线上的一个点的演变确定的，我们发现反射率数据的最佳拟合--对应于$χ_ν^2$的最低值--不一定产生模拟和测量表面形貌之间的最佳协议。相反，模型再现数据中的所有局部极值似乎至关重要。除了显示层的形态可以从一组最小的数据中提取，这里建立的方法提供了一个基础，通过与真实系统的比较，改进多层生长模型。
2011-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Ligand Directed Self-Assembly of Bulk Organic-Semiconductor/Quantum-Dot Blend Films Enables Near Quantitative Harvesting of Triplet Excitons
单重态裂变（SF）是一种发生在有机半导体中的激子倍增过程，它提供了一种突破单带隙光子学（PV）中Shockley-Queisser极限的方法。如果由SF产生的三重态激子可以转移到无机量子点（QD），在那里它们辐射重组，则实现基于SF的光子倍增，将单个高能光子转换为两个低能光子。这种SF光子倍增膜（SF-PMF）可以将最好的Si-PV的效率从26.7%提高到32.5%。但是，在由有机相的适当形态组成的这种膜内需要精确的纳米级形态，从而允许有效的SF，其中QD发射体在数十nm的长度尺度上良好地分散，以能够有效地收获三重态。然而，有机-QD共混物中的各个组分由于其尺寸、形状和表面能的不匹配而具有聚集和相分离的倾向，这一直是一个长期存在的问题。在这里，我们展示了一个量子点表面工程的方法，使用电子活性，高度可溶性的半导体配体相匹配的SF材料，这使我们能够直接的自组装过程产生溶液处理的薄膜，分散良好的量子点和最小的聚集，其特征在于通过X射线和中子散射和电子显微镜。稳态和时间分辨光谱表明，薄膜支持有效的SF（190%的产率）在有机相和定量的三重态能量转移通过有机量子点界面，导致95%的三重态激子被收获的量子点。我们的研究结果建立了SF-PMF作为一个非常有前途的架构，利用SF过程，以提高光伏效率，也提供了一个高度通用的方法，以克服在有机半导体与量子点共混的挑战。
2020-09-12 cond-mat.mtrl-sci
New 3,3'-(ethane-1, 2-diylidene)bis(indolin-2-one) (EBI)-based small molecule semiconductors for organic solar cells
以3，3 '-（1，2-二亚乙基）二吲哚啉酮（EBI）为电子受体结构单元，配以噻吩、联噻吩和苯并呋喃为电子给体封端基团，合成并表征了一系列D-A-D结构的小分子化合物.当稠环苯并呋喃结合到EBI（EBI-BF）时，分子显示出完美的平面构象，并在这些EBI化合物中提供最好的电荷传输性能，空穴迁移率高达0.021 cm 2 V-1 s-1。所有基于EBI的小分子与PC61 BM受体一起用作供体材料，用于制造溶液处理的本体异质结（BHJ）太阳能电池。性能最好的光伏器件是基于使用联噻吩封端部分（EBI-2 T）的EBI衍生物，其最大功率转换效率（PCE）为1.92%，这是由于EBI-2 T的宽吸收光谱和BHJ的适当形态。为了建立分子结构和薄膜形态之间的相关性，对每种材料的纯膜和共混膜进行差示扫描量热法、原子力显微镜和X射线衍射分析。
2017-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Computational design of organic solar cell active layer through genetic algorithm
有机太阳能电池的活性层微结构对效率至关重要。通过研究有机太阳能电池微结构的光伏特性，可以提高太阳能电池的效率。采用基于图形的微结构模型来近似给定微结构的太阳能电池的效率，该效率以短路电流测量。通过基于概率图的优化，一类微结构被发现的效率超过了更传统的形态。这些优化的太阳能电池超过了更传统的光伏器件的效率，因为它们更好地促进了电荷传输、产生和解离。设计了一种装置，其具有来自具有目前认为的最佳形态的太阳能电池的短路电流增加40.29%。所设计的形貌特征为供体材料聚（3-己基噻吩-2，5-二基）（P3 HT）和受体材料苯基-C61-丁酸甲酯（PCBM）的两个树枝状簇。所设计的微结构在性能上的增加与更传统的结构形成对比，所述结构具有P3 HT和PCBM的交叉或双层股线。通过基于图的演化改变微结构形态，获得了效率显著高于传统有机太阳能电池的有机太阳能电池，证明了基于图的微结构模型在材料科学模拟中的有效性，并推进了廉价，高效的可再生能源形式的愿景。
2019-10-28 cond-mat.mtrl-sci cs.NE
Imaging domain boundaries of rubrene thin crystallites by photoemission electron microscopy
Institute of Physics, University of Rostock（罗斯托克大学物理研究所）；Department Life, Light & Matter, University of Rostock（罗斯托克大学生命、光与物质系）
该研究利用PEEM与TOF光谱结合3–6 eV飞秒激光，揭示红荧烯薄晶体不同晶相及畴界陷阱态的光发射机制差异，为评估有机半导体薄膜质量提供新方法。
2025-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Morphology dependent optical anisotropies in the n-type polymer P(NDI2OD-T2)
有机半导体具有自组装成高度有序和取向的形态，并具有各向异性的光学性质。研究这些光学各向异性提供了深入了解加工依赖的结构特性，并通知有机光伏和发光器件的光子设计。在这里，我们使用动量分辨吸收和发射光谱测量的n型聚合物P（NDI 2 OD-T2）的旋涂薄膜的各向异性光学性质。我们量化的光学各向异性的薄膜沉积与不同的面对和边缘上的形态的差异。特别是，我们推断出一个大得多的面外倾斜角的光学跃迁偶极矩在高温退火，边缘上的薄膜。面内和面外偶极子之间的光谱差异的测量，进一步表明在低温退火的正面上的膜，否则在传统的X射线和光学表征技术模糊的无序聚合物的区域。在这项工作中开发的方法和分析提供了一种方法来识别和量化微妙的光学和结构各向异性的有机半导体，这是重要的理解和设计高效的薄膜设备。
2016-07-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.optics
Morphology and structural properties of thin rubrene crystallites grown on graphite
该研究通过控制初始沉积、加热与分压，在HOPG上生长高迁移率红荧烯正交相，并分析其晶体生长习性、热稳定性及光降解。
2024-04-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
PhD thesis - 'Electronic Processes at the Interface of Organic Semiconductors'
本论文主要研究了基于有机半导体光敏层的异质结构的光学和光伏特性。本文主要研究了甲基取代的苝颜料、六硫代并五苯和SnCl_2酞菁有机薄膜结构的最佳制备条件。这些结构为制备光敏异质结提供了很好的前景，并可用于研制高效的太阳能光电转换器。研究了热沉积过程中退火和衬底温度对甲基取代的苝颜料、六硫并五苯和SnCl 2酞菁薄膜的形貌、表面结构、光学和光伏性能的影响。所考虑的薄膜的表面和体积参数确定从这里获得的结果。研究了在不同温度衬底上制备的有机异质结的光伏和光学性质。异质结的数据分别用Anderson模型和Van Opdorp模型进行了分析。该分析表明，基于甲基取代的二萘嵌苯颜料的有机异方型异质结构和基于并五苯的同种型异质结构可以通过针对无机半导体异质结提出和开发的模型来描述。确定了制备有机光敏异质结的最佳条件，该异质结在可见光和近红外范围内吸收大部分太阳辐射，并在异质结界面上有效地产生和分离载流子。在最佳条件下制备的各向异性和同种型异质结是发展有机光转换器，包括有机太阳能电池的前景元素。
2017-10-15 cond-mat.mtrl-sci
From flat to tilted: gradual interfaces in organic thin film growth
通过高分辨扫描隧道显微镜（STM）实验，结合电子结构理论计算和计算结构搜索，研究了$α$ -六噻吩（$α$-6 T）在Au（100）表面单层覆盖范围以外的畴形成和局域形貌.我们报告了一个高度有序的对映体纯域的分层增长。对于第二层和第三层，我们表明，单个$α$-6 T分子的分子轨道可以很好地解决STM，提供访问的详细信息的分子取向。我们发现，已经在第二层的分子放弃了单层的平面吸附结构，并采取倾斜的构象。尽管观察到的倾斜排列类似于本体中$α$-6 T的取向，但观察到的形态尚未对应于$α$-6 T本体结构的明确限定的表面。第三层也有类似的行为，表明在几个层上逐渐采用体结构的生长机制。
2020-03-17 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Phase field simulations of thermal annealing for all-small molecule organic solar cells
本文利用相场模拟分析 DRCN5T:PC71BM 全小分子体系在热退火中的 BHJ 形貌演化，揭示小晶体溶解与大晶体各向异性生长的主导作用。
2024-12-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
Comparative study of the growth of sputtered aluminum oxide films on organic and inorganic substrates
我们提出了一个技术上高度相关的栅极电介质和封装材料氧化铝在无机和有机异质结构的生长的比较研究。原子力显微镜的研究表明，在这些化学性质不同的基板上生长的氧化铝膜的表面形态具有很强的相似性。此外，从X射线反射率测量，我们提取的粗糙度指数β的氧化铝生长在两个基板上。通过用下面的有机膜的粗糙度重新归一化氧化铝粗糙度，我们发现与从氧化硅上的氧化铝获得的β（β= 0.38 \pm 0.02）很好地一致，表明在所采用的条件下两种衬底上的氧化铝生长的显著相似性。
2007-11-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Feature engineering for microstructure-property mapping in organic photovoltaics
将有机光伏（OPV）薄膜的高度复杂的形态与其电荷传输性质联系起来对于实现用作能量收集的成本有效的方法的高性能材料系统是至关重要的。在本文中，一种新的无监督的特征工程框架的开发和使用，以建立降阶的OPV薄膜的结构-性能的联系。该框架利用数字图像处理算法来识别经历电荷传输现象的OPV的显著材料特征。这些材料状态，然后通过2点的空间相关性和主成分分析，以获得一个低维表示的OPV微结构。据发现，除了材料PC分数，需要两个基于距离的度量来完成复杂的OPV的微观结构量化。然后使用高斯过程的本地化版本（laGP）将材料PC分数以及两个基于距离的度量与OPV的短路电流相关联。结果表明，本文提出的无监督特征工程框架结合laGP可以导致高保真和准确的数据驱动的OPV薄膜的结构-性质的联系。
2021-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Ultrathin Organic Transistors on Oxide Surfaces
近年来，薄膜有机场效应晶体管（OFFET）已开始被认为是用于有源矩阵平板显示器和其它大面积电子应用中的氢化非晶硅薄膜晶体管（a-Si：H TFT）的可能替代物。低温加工性、低成本制造和与任意基底的兼容性是OFFEX的一些有前途的优点。在众多可用的有机材料中，并五苯尤其是当前薄膜OFET架构中使用的主要候选材料之一-这是因为其出色的电气特性和对大气氧气的耐受性。在最近的文献中，并五苯的传输特性，以及晶体管的性能，已经从衬底处理，并五苯蒸发速率和衬底温度，电极化学性质和通道几何形状的角度进行了分析。结果表明，在并五苯/电介质界面的第一有机单层（S）的形态，晶体结构和分子有序的载流子输运现象的基本决定因素。为了进一步研究这些界面效应，我们已经建立了一个模型的有机场效应晶体管，它基本上是由一个氧化物基板上的并五苯单层。四探针和两个探针运输测量作为温度和领域的函数将与结构近场观测。实验结果表明，一个简单的二维模型，在氧化物界面处的自由和捕获的载流子之间的平衡决定OFET的特性和性能。
2004-08-27 cond-mat.mtrl-sci
Charge-transfer interfaces between metal and redox arylamine molecular films: As probed with anode interfacial engineering approach in single-layer organic diodes
本文采用阳极界面工程方法，通过研究单层有机二极管的电流-电压特性，研究了氧化还原芳胺分子膜与金属之间的电荷转移界面。二极管的导通电压被证明是高度敏感的芳胺/金属电荷转移接口，因此可以作为一个探针，在检测这样的有机/金属界面。研究表明，通过控制阳极功函数、芳胺取代基和活性层表面形貌等因素，设计芳胺/金属界面，可以调节二极管的电学性能。二极管的导电机制是注入限制的，可以用Richardson-Schottky热发射模型很好地描述。我们的工作为利用单层有机二极管和界面工程方法快速探测有机/金属甚至有机/有机电荷转移界面提供了一些思路。
2005-08-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Nucleation and strain-stabilization during organic semiconductor thin film deposition
有机半导体薄膜溶液沉积过程中的成核机制决定了晶粒的形貌，并在某些情况下可能影响晶体的堆积。本文利用反射式原位光学显微镜研究了6，13-双（三异丙基硅乙炔基）并五苯薄膜的生长机理和热稳定性。结果表明，薄膜在转变为固态薄膜之前是在过饱和状态下形成的。从过饱和区的光谱测量推断出结晶过程中亚临界核对应的分子聚集体。无应变固体薄膜由于结晶堆积的连续热驱动变化而表现出光学吸收峰的温度依赖性蓝移。当结晶膜冷却到环境温度时，它们变得应变，尽管观察到较厚膜的破裂，这允许应变部分地松弛。在临界厚度以下，没有观察到开裂，并且掠入射X射线衍射测量证实，最薄的膜被约束到与它们沉积时的温度相对应的晶格常数。光谱学结果表明，I型（室温相）和II型（高温相）之间的转变温度取决于膜厚度，并且I型也可以在高达135 $^\circ$ C下应变稳定。
2016-07-31 cond-mat.mtrl-sci
How to Reduce Charge Recombination in Organic Solar Cells: There Are Still Lessons to Learn from P3HT:PCBM
抑制电荷复合是有机太阳能电池成为商业现实的关键。然而，仍然没有结论性的图片复合损失是如何影响的复杂的纳米形态。在这里，通过重新审视P3HT：PCBM共混物提供了新的见解，该共混物仍然是减少重组的最佳表现者之一。通过改变退火过程中的小细节，制备了两种模型形态，其在相分离、分子有序性和相纯度方面不同，如电子断层扫描和光学光谱所揭示的。这两个系统的行为非常相似，相对于电荷的产生和运输，但在双分子复合显着不同。只有含有高结晶质量和纯度的P3HT聚集体的系统被发现实现异常低的重组率。高质量的聚集体支持电荷离域，这有助于在遇到自由载流子时形成的界面电荷转移态的再解离。对于具有优化形态的器件，发现了异常长的空穴扩散长度，这使得它们即使在300 nm的厚结中也可以作为肖克利型太阳能电池工作。相反，遇到率和相分离域的大小似乎不那么重要。
2021-04-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
Nonlinear Measures for Characterizing Rough Surface Morphologies
我们开发了一种新的方法来表征粗糙表面的形态的基础上的轮廓循环，即循环的恒定高度的缩放特性的分析。给定一个高度轮廓的表面，我们进行独立的测量的轮廓环的分形维数，和指数，其大小分布的特点。缩放公式推导和使用相关的这两个几何指数的自仿射表面的粗糙度指数，从而提供独立的测量这一重要的数量。此外，我们定义了尺度相关曲率，并证明，通过测量其三阶矩偏离高斯行为的高度波动可以确定。这些非线性措施被用来表征计算机生成的高斯粗糙表面的形态，在一个简单的生长模型的数值模拟中获得的表面，和表面扫描隧道显微镜观察。对于实验实现的表面的自仿射缩放被切断的相关长度，我们推广我们的理论的轮廓回路考虑到这一点。
1999-07-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Synthesis and Tailored Properties Towards Designer Covalent Organic Framework Thin Films and Heterostructures
多孔聚合物共价有机框架（COFs）已经在激烈的合成研究中，已知超过100个独特的结构基序。为了实现这些材料的真正潜力，将粉末转化成具有严格控制厚度和形态的薄膜是必要的，并且通过包括界面合成、化学剥离和机械分层的技术来实现。本文重点介绍了薄膜COFs的结构和性能的最新进展，包括其机械性能以及在过滤、电子、传感、电化学、磁学、光电子等领域的应用。此外，这些薄膜与其他无机和有机材料的异质集成进行了讨论，揭示了令人兴奋的机会，集成COF薄膜与其他国家的最先进的材料和器件系统。
2021-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
New Organic thermally stable materials for optoelectronics devices - A linear spectroscopy study
热稳定聚合物由于其在电子、光学和光电应用中作为活性组分的潜在用途而吸引了很多兴趣，例如发光二极管、发光电化学电池、光电二极管、光伏电池、场效应晶体管，光耦合器和光泵激光器的解决方案和固体状态。我们报告的调查结果，使用热处理的聚（对亚苯基亚乙烯基）（PPV）薄膜在各种衬底（石英和玻璃）上生长。薄膜的厚度，形态和结构特性进行了研究，特别是通过一系列的技术：原子力显微镜- AFM，DEKTAK方法，椭圆偏振仪和UV-VIS光谱。
2007-04-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Bridging the lab-to-fab gap in non-fullerene organic solar cells via gravure printing
Institute for Print and Media Technology, Chemnitz University of Technology（印刷与媒体技术研究所，开姆尼茨工业大学）；Institute of Physics, Chemnitz University of Technology（物理研究所，开姆尼茨工业大学）；Department of Engineering, Durham University（工程系，杜伦大学）
通过滚筒印刷技术优化非全氟烯丙基有机太阳能电池的器件架构，解决实验室与工业印刷间的性能差距问题。
2026-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Quantifiably Tuneable Luminescence by Ultra-Thin Metal-Organic Nanosheets via Dual-Guest Energy Transfer
发光金属有机框架（LMOFs）由于其可调结构和可编程性，是有机发光二极管（OLED）替代硅酸盐基LED的有前途的材料。然而，LMOFs的3D特性对稳定性、光学透明度和器件集成带来了挑战。金属有机纳米片（MONs）可能克服这些限制，结合的优点，MOFs与原子级薄的形态大平面尺寸。在这里，我们报告了自下而上的合成原子薄ZIF-7-III MONs通过简易的低能盐模板。采用客体@MOF设计，将荧光团罗丹明B和黄绿素插入ZIF-7纳米片（Z7-NS）中以形成表现出强烈且高度光稳定的荧光的发光系统。聚集和Förster共振能量转移，使MON框架，揭示了荧光背后的机制。通过改变客体浓度，这些机制提供了对双客体Z7-NS材料的发射色度的可预测的量化控制和“发射色度指纹”的定义-材料可以通过荧光发射的可见光谱的独特子集。
2022-10-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Resistive switching of tetraindolyl derivative in ultrathin films: A potential candidate for non-volatile memory applications
利用有机分子的双极阻变由于其具有结构简单、制造成本低、稳定性和灵活性等优点而在存储器应用中非常有前途。本文报道了利用有机材料吲哚衍生物的基于Langmuir-Blodgett和旋涂膜的双极阻变器件。利用压力-单位分子面积等温线、布儒斯特角显微镜、原子力显微镜和扫描电子显微镜对有机材料在薄膜上的组织和形貌进行了研究。基于器件结构和测量协议，观察到由1组成的器件显示出具有非常高的存储窗口、数据可持续性和可重复性的非易失性电阻随机存取存储器行为。氧化还原过程以及电场驱动的传导是这种开关行为背后的关键。由于非常好的数据保持性、可重复性，稳定性和高器件产率使用化合物1设计的开关器件可能是存储器应用的潜在候选者。
2021-04-03 cond-mat.mtrl-sci
Machine Learning Framework for Characterizing Processing-Structure Relationship in Block Copolymer Thin Films
School of Polymer Science and Engineering, University of Southern Mississippi（聚合物科学与工程学院，密苏里州立大学）；Advanced Light Source, Lawrence Berkeley National Laboratory（先进光源，伯克利国家实验室）；NSLS-II, Brookhaven National Laboratory（NSLS-II，布鲁赫塞林国家实验室）
本文提出基于机器学习的高通量框架，用于表征块共聚物薄膜的加工-结构关系，通过分类AFM图像和预测形态特征，提升对BCP薄膜形态的分析与优化能力。
2026-01-09 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Resolving ultrafast exciton migration in organic solids at the nanoscale
基于分子的光捕获的有效性依赖于光激发、激子到电荷转移位点的传输。然而，由于纳米级迁移长度与衍射极限之间的不匹配，测量激子迁移具有挑战性。在有机半导体中，常见的批量方法采用一系列终止于淬火衬底的薄膜，改变了迁移的空间能量景观。在这里，我们而是定义淬火边界全光学与子衍射分辨率，从而表征时空激子迁移在其原生纳米和皮秒尺度上，而不干扰形态。通过将受激发射耗尽显微镜转换为时间分辨的超快方法，我们测量了CN-PPV共轭聚合物膜中16 nm的迁移长度。结合这些实验与Monte Carlo激子跳跃模拟表明，CN-PPV膜中的迁移基本上是扩散的，因为固有的发色团能量紊乱是可比的发色团之间的不均匀加宽。该框架还说明了各种材料的一般趋势。我们的新方法的子衍射分辨率将使以前无法实现的局部材料结构的激子迁移的性质的相关性，不仅适用于光伏或显示器注定的有机半导体，但也解释光合作用中表现出的典型激子迁移。
2017-06-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Additive-Induced Stabilization of the Energetic Landscape of PM6:Y12 Organic Solar Cells
Technical University of Dresden（德累斯顿工业大学）；Leibniz-Institute for Solid State and Materials Research Dresden（德累斯顿莱布尼茨固体与材料研究所）；University of Bayreuth（拜罗伊特大学）；TU Chemnitz（开姆尼茨工业大学）
研究通过1-氯萘添加剂稳定PM6能量水平，抑制光降解导致的性能损失，揭示PM6为降解主路径。
2026-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Experimentally Calibrated Kinetic Monte Carlo Model Reproduces Organic Solar Cell Current-Voltage Curve
动力学蒙特卡罗（KMC）模拟是研究有机光致发光中载流子动力学的有力工具。然而，任何光伏器件的关键特性，即其在太阳光照下的电流-电压（$J$ - $V$）曲线，已经证明使用KMC模拟具有挑战性。主要的挑战来自于注入接触的存在和当内部电场较低时电荷复合的重要性，即，接近开路条件。在这项工作中，实验校准的KMC模型，可以完全预测的$J$ - $V$曲线的无序有机太阳能电池。它表明，这是至关重要的实验证明的假设上的注入障碍，共混物的形态，和双生和nongeminate重组中涉及的电荷转移状态的动力学。所有这些属性独立校准使用电荷提取，电子显微镜，和瞬态吸收测量，分别。提供了明确的证据，从微观和瞬态KMC建模得出的结论确实是相关的实际操作的有机太阳能电池设备。
2020-04-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
Enhanced Organic Solar Cells Efficiency through Additive Electronic and Electro-optic Effects Resulting from Doping a Polymer Hole Transport Layer
我们证明了在PEDOT：PSS空穴传输层（HTL）中共混氟化分子诱导电荷转移，这影响有机光伏（OPV）器件内的电荷提取和光生作用。用改性HTL和两种光活性聚合物共混物制造的OPV系统地导致功率转换效率（PCE）增加，其中PTB 7：PC70BM共混物表现出约8.3%的PCE，即与原始HTL器件相比约15%的增加。当使用氟化添加剂来改性PEDOT：PSS时，还注意到降低的器件间特性变化。阴影光HTL的效果，我们表明，聚合物的形态：PCBM共混物仍然令人惊讶地不受氟化HTL表面能，但相反，OPV的影响不仅由HTL的电子性能（功函数，偶极层，开路电压，电荷转移动态），但也通过改变的复杂的折射率（光生，短路电流密度，外部量子效率，电光建模）。这两种机制都起源于电子束诱导的电荷转移。这项工作指出，作为一个有前途的战略，结合外部量子效率调制和功率转换效率提高OPV。电荷转移还可以更广泛地用于调节光学常数和电场分布，以及减少OPV内的界面电荷复合。
2016-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Mobility-lifetime relation links photodegradation in spin-coated and gravure-printed organic solar cells
Technische Universität Chemnitz（开姆尼茨工业大学）；Friedrich-Alexander University Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希·亚历山大大学）；University of Bayreuth（拜罗伊特大学）；University of Potsdam（波茨坦大学）；Paul Drude Institute for Solid State Electronics（保罗·德鲁德固态电子研究所）
该研究通过对比旋涂与凹版印刷有机太阳能电池的千小时光照老化，发现迁移率-寿命乘积统一描述光降解，并揭示印刷器件中寿命延长但迁移率下降的反常现象。
2026-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Organic Semiconductor Alignment via Confinement in Vapor-Guided Droplets
University College London（伦敦大学学院）；National Taiwan University of Science and Technology（台湾科技大学）
利用微升蒸汽引导液滴内的限域流动，在沉积前排列有机半导体纳米线，制备高度取向的薄膜，使有机场效应晶体管饱和电流提升约40%，并适用于曲面和柔性基底。
2026-06-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
Structure-property relations characterizing the devitrification of Ni-Zr glassy alloy thin films
对纳米尺度非晶合金薄膜热退火失透的研究，为纳米尺度非晶合金薄膜的热稳定性研究提供了一个全面的认识，并为纳米尺度非晶合金薄膜的应用开发提供了理论依据。通过详细的结构表征和分子动力学（MD）模拟研究了共溅射NiZr合金（Ni 78 Zr 22 at%）薄膜的非晶向晶态的多晶型转变，薄膜厚度低于文献报道的临界失透极限。在800摄氏度下观察到微晶化到纳米晶状态（Ni 7Zr 2结构），密度增加（约3.6%）远高于块体合金中实现的密度增加。在退火前后的薄膜和整体的物理结构，包括形态和组合物的磁性能的变化进行了检查。采用MD模拟不仅有效地阐明了高致密化，但也增加了磁矩退火后，这是与周围的Ni原子的配位数的模拟变化。结构弛豫过程伴随着失透被描述为一个无序到有序的转变，同时突出了在玻璃材料中普遍存在的化学短程有序所发挥的关键作用。
2021-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Molecular-Level Switching of Polymer/Nanocrystal Non-Covalent Interactions and Application in Hybrid Solar Cells
共轭聚合物与胶体无机半导体纳米晶共混得到的杂化复合材料被认为是一种有吸引力的光电活性物质。在这里，我们表明，定制的表面化学允许施加控制的非共价键和有机和无机成分之间的电子相互作用。有机配体的侧基部分在表面上不仅赋予胶体稳定性，同时阻碍电荷分离和传输，而且在从共混物溶液形成过程中极大地影响混合复合材料的形态。我们的方法的光伏应用的相关性被证明为基于聚（3-己基噻吩）和PbS纳米晶体的复合材料，被认为是不充分的提交本手稿之前，这使得制造的混合型太阳能电池显示功率转换效率达到3%。在（准）稳态和时间分辨分析的光诱导过程中的纳米复合材料和它们的有机和无机成分，我们确定，电子转移发生在混合界面产生长寿命的分离的载流子，而界面空穴转移出现缓慢。在这里，我们提供了一个可靠的替代方案，旨在通过在分子水平上通过配体的侧基部分作用来控制聚合物/纳米复合材料的宏观光电性能，从而为高效的溶液处理混合太阳能电池开辟了新的可能性。
2015-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Rethinking Charge Transport and Recombination in Donor-diluted Organic Solar Cells
Technische Universität Chemnitz（德国化学技术大学）；University of Freiburg（弗赖堡大学）；Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE（弗劳恩霍夫太阳能系统研究所）；Freiburg Materials Research Center FMF（弗赖堡材料研究中心）；University of Bayreuth（拜罗伊特大学）；Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (IFW)（德累斯顿莱布尼茨固体与材料研究所）；Durham University（杜伦大学）
研究探讨了供体分数从1%到45%的PM6:Y12体异质结太阳能电池，揭示了形态、电荷输运与重组与器件性能的关系，发现供体稀释不影响光生成，拓扑控制输运和非Langevin重组共同决定性能极限。
2026-03-09 cond-mat.mtrl-sci
3D morphology formation in a mixture of three differently averse components
本文用晶格模型及其连续对应模型研究无蒸发聚合物三元混合物的三维形貌形成，发现二维中的低溶剂与高溶剂两类畴结构机制在三维中同样存在。
2025-03-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft nlin.PS
Uncovering the (un-)occupied electronic structure of a buried hybrid interface
在有机/无机（o/i）半导体界面处的能级对准对于任何光发射或光收集功能是至关重要的。重要的是直接在界面处访问被占用和未被占用的电子态，界面通常深埋在厚有机膜下，并且具有挑战性。我们使用几种互补的实验技术来确定吸附在ZnO（10-10）上的对-五苯基吡啶（5 P-Py）的电子结构。母体锚定基团吡啶显著降低功函数高达2.9 eV，并导致直接低于费米能级$E_\text{F}$的带隙内占据态（IGS）。直立的5 P-Py的吸附也导致高达2.1eV的强功函数降低和类似的IGS。后者然后被用作初始状态的瞬态人口的三个通常未占用的分子水平，通过光激发，由于其本地化的权利，在O/I界面，提供界面的灵敏度，即使是厚的5 P-Py膜。我们观察到真空能级以上的两个最终态和$E_\text{F}$以上约2 eV处的一个束缚态，我们将其归因于5 P-Py LUMO。通过对锚定基团和有机染料的单独研究，结合对占据的IGS的选择性界面光激发的开发，本工作为表征埋置o/i界面的电子结构提供了一条新的途径。
2018-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis and investigation of the properties of organic-inorganic perovskite films with non-contact optical methods
在这项工作中提出的是我们的研究结果的钙钛矿$CH_3NH_3PbI_{2.98}Cl_{0.02}$薄膜沉积在玻璃基板上使用旋涂法的光电性能。使用X射线衍射法确定钙钛矿的晶胞参数。结果表明，薄膜的形貌代表了一个网络的非定向针状结构具有显着的粗糙度和孔隙率。为了研究所获得的薄膜的性质，使用非接触的方法，如透射和反射测量和小信号表面光电压的光谱特性的测量。低信号表面光电压的光谱特性的方法和传输方法揭示了有关的外量子产率在研究的薄膜和有关的钙钛矿薄膜中的少数载流子的扩散长度的信息。作为该分析的结果，已经确定所获得的膜是自然纹理化的，并且它们的带隙为1.59eV。结果表明，为了正确地确定吸收系数和带隙值，Urbach效应应该考虑。少数载流子的扩散长度大于薄膜厚度，约为400 nm。所获得的薄膜是很有前途的太阳能电池材料。
2019-01-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Effects of pulsed and continuous light and heavy ion irradiation on the morphology and electrical properties of Ag+C60 and Au+C60 composite thin films
Nuclear Physics Institute of CAS（捷克科学院核物理研究所）；Nagaoka University of Technology（长冈技术科学大学）
研究脉冲和连续离子辐照对Ag+C60和Au+C60复合薄膜形貌和电学性质的影响，发现Ar辐照显著改变电学性质，而C辐照则影响较小。
2026-01-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spatial modeling of the 3D morphology of hybrid polymer-ZnO solar cells, based on electron tomography data
一个空间随机模型的开发，它描述了复合材料的三维纳米形态，是两种不同的（有机和无机）固相的混合物。这样的材料例如用于混合聚合物氧化锌太阳能电池的光活性层中。该模型基于随机几何和空间统计学的思想。它的参数被拟合到由电子层析成像（ET）获得的图像数据，其中自适应阈值和随机分割已被用来表示所考虑的ET数据的重叠领域的工会的形态特征。它们的中点是由一堆2D点过程与适当选择的相关结构，而移动平均过程是用来添加球体的半径。通过比较真实数据和模拟数据的物理相关特性，如激子猝灭的效率，验证了该模型，激子猝灭的效率对于电荷的产生及其向电极的传输非常重要。
2011-11-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft stat.AP
Kinetically-Arrested Phase Separation leads to Tunable Domain Structures in Vapor-Deposited Glasses
Wayne State University（韦恩州立大学）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
研究气相沉积有机薄膜共混物相分离中动力学效应，通过改变沉积速率结合PSD、RSoXS等分析方法，揭示沉积动力学对畴尺寸等的影响，为设计新型有机电子器件提供了基于沉积速率调控畴尺寸的策略。
2026-07-23 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Physics-informed Machine Learning Analysis for Nanoscale Grain Mapping by Synchrotron Laue Microdiffraction
针对同步辐射劳厄微衍射中晶粒小于光束尺寸时分辨率受限的问题，提出结合CNN特征提取器与物理信息滤波算法的PIML方法，实现纳米级晶粒映射，且结果与电子背散射衍射吻合良好，可推广至其他衍射探针。
2025-06-12 cond-mat.mtrl-sci hep-lat
Role of the interplay between spinodal decomposition and crystal growth in the morphological evolution of crystalline bulk heterojunctions
有机太阳能电池的稳定性受到光活性层的形态的强烈影响，其分离的结晶和/或非晶相在生产过程中远离其热力学平衡而动力学淬灭。这些结构在细胞寿命期间的演变仍然知之甚少。在本文中，相场模拟框架，提出了处理液-液分层和多晶生长在同一时间，以研究晶体不混溶二元系统的演变。我们发现，最初，核触发的调幅分解，而生长的晶体淬火相粗化的非晶混合物。相反，分离的液相引导晶体沿着高浓度区域生长。它也表明，随着较高的结晶速率，在最终的形态，单晶更结构化，并形成每个材料的结晶路径具有较小的横向尺寸。
2020-02-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
