[发明专利]一种利用等离子体刻蚀测量聚合物亚层光电子能谱的方法

说明书

本发明公开了一种利用等离子体刻蚀测量聚合物亚层光电子能谱的方法，包括以下步骤：(1)将两块ITO玻璃衬底清洗，用氮气吹干，经紫外‑臭氧处理后，置于正辛基三氯硅烷溶液中修饰；(2)在经修饰的两块ITO玻璃衬底上制备聚合物薄膜，分别标记为薄膜1和薄膜2；(3)利用紫外光电子能谱仪检测聚合物薄膜1的紫外光电子能谱，利用低气压(20帕斯卡)氧等离子体刻蚀聚合物薄膜2并检测其紫外光电子能谱。本发明将低压氧等离子体刻蚀技术与紫外光电子能谱法相结合，检测聚合物半导体薄膜不同深度位置处的紫外光电子能谱，即亚层光电子能谱，并获得能级分布，有利于探索聚合物半导体薄膜性质与光电器件性能间的关系，在薄膜分析领域有广泛应用前景。

技术领域

本发明属于材料光电子能谱分析技术领域，具体涉及一种利用等离子体刻蚀测量聚合物亚层光电子能谱的方法。

背景技术

聚合物半导体薄膜具有柔性、成本低廉和溶液可加工等特点，在下一代光电子器件领域有广泛的应用前景1,2。聚合物半导体能级的合理分布对光电子器件性能的提高有很大影响。许多技术手段可以检测半导体的能级分布，包括循环伏安法3，开尔文探针力显微镜4和光电子能谱法5等。其中，最常用的技术是紫外光电子能谱法，它主要用于检测薄膜表面信息。然而对于聚合物半导体，在溶液加工过程中，空气/薄膜界面与薄膜/衬底界面的材料结构变化会导致材料性质沿薄膜深度方向产生变化。因此，要想深入理解聚合物半导体能级分布和光电子器件性能之间的关系，就必须掌握薄膜深度方向的能级变化。目前，已有研究者将氩团簇离子刻蚀技术与紫外光电子能谱法结合来获得溶液加工的聚合物半导体薄膜深度方向的能级分布，并将其应用于有机太阳能电池领域6。然而，氩团簇离子刻蚀技术的成本高昂，不适于多次重复的测试应用。

参考文献：

1.黄飞；薄志山；耿延候；王献红；王利祥；马於光；侯剑辉；胡文平；裴坚；董焕丽；王树；李振；帅志刚；李永舫；曹镛，光电高分子材料的研究进展2019，50，(10)，988-1046.

2.Li,D.D.；Lai,W.-Y.；Zhang,Y.-Z.；Huang,W.,Printable TransparentConductive Films for Flexible Electronics.Adv.Mater.2018,30,(10),1704738.

3.Qiu,B.；Chen,S.；Li,H.；Luo,Z.；Yao,J.；Sun,C.；Li,X.；Xue,L.；Zhang,Z.-G.；Yang,C.；Li,Y.,A Simple Approach to Prepare Chlorinated Polymer Donors withLow-Lying HOMO Level for High Performance Polymer Solar Cells.Chemistry ofMaterials,2019,31,(17),6558-6567.

4.Sadewasser,S.；Thilo,G.,Kelvin probe force microscopy.Springer:Berlin,2012.

5.Ueno,N.；Kera,S.；Sakamoto,K.；Okudaira,K.K.,Energy band and electron-vibration coupling in organic thin films:photoelectron spectroscopy as apowerful tool for studying the charge transport.Applied Physics A,2008,92,(3),495-504.

6.Lami,V.；Weu，A.；Zhang,J.；Chen,Y.；Fei,Z.；Heeney,M.；Friend,R.H.；Vaynzof,Y.，Visualizing the Vertical Energetic Landscape in OrganicPhotovoltaics.Joule,3,(10),2513-2534.