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两性离子掺杂的聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐)薄膜结构测定：一项中子反射率研究

DOI：10.1021/acsami.9b02700 期刊：ACS Applied Materials & Interfaces 出版年份：2019 更新时间：2025-11-14 15:19:41
摘要： 掺杂聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)可提升其导电性，但关于采用不对称电荷掺杂剂时PEDOT:PSS薄膜结构的研究甚少。本研究采用不同浓度的两性离子3-(N,N-二甲基十四烷基铵基)丙磺酸盐(DYMAP)对PEDOT:PSS进行掺杂，并通过中子反射率表征其对薄膜体相结构的影响。结果表明：低浓度掺杂时，薄膜分离形成准双层结构——粗糙度降低10%、厚度增加18%，但导电性较未掺杂样品下降；而随着掺杂浓度升高，薄膜形成均质层，导电性提升超过一个数量级，表面光滑度提高20%，厚度较原始样品增加60%。原子力显微镜和轮廓仪测量验证了这些发现，AFM高度与相位图像显示DYMAP在薄膜表面的存在量随浓度递增。中子反射率还表明最低浓度掺杂的PEDOT:PSS准双层结构之间存在渐变界面而非清晰分界。本研究为理解掺杂PEDOT:PSS薄膜的层状结构改性提供了依据，这对器件应用具有重要意义。
作者： Gabriel E. Pérez，Gabriel Bernardo，Hugo Gaspar，Joshaniel F.K. Cooper，Francesco Bastianini，Andrew J. Parnell，Alan D.F. Dunbar
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

确定掺杂不对称电荷掺杂剂的PEDOT:PSS溶液在沉积后是形成均匀单层膜还是多层结构膜，并理解其形貌变化及导电性增强机制。

研究成果

DYMAP掺杂的PEDOT:PSS薄膜的结构和电子特性具有浓度依赖性。低掺杂时形成具有梯度界面的准双层结构，而高掺杂则产生导电性显著增强的均质层。原子力显微镜证实了表面形貌的变化。这些发现解释了文献中的差异，并对优化器件中PEDOT:PSS的性能具有重要意义。

研究不足

该研究仅限于特定掺杂剂（DYMAP）和浓度；尚未证实其可推广至其他掺杂剂或条件。旋涂过程中粘度变化可能导致厚度增加的解读存在混杂因素。尽管导电性有所改善，但器件性能下降，表明可能存在层间兼容性问题。

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