Hybrid organic-inorganic materials for optoelectronic applications

• Název práce v češtině: Hybridní organicko-anorganické materiály pro optoelektronické aplikace
• Název v anglickém jazyce: Hybrid organic-inorganic materials for optoelectronic applications
• Klíčová slova: polovodivé polymery, konjugované polyelektrolyty, fotovodivost, fotoindukovaný přenos náboje
• Klíčová slova anglicky: semiconductive polymers, conjugated polyelectrolytes, photoconductivity, photoinduced charge transfer
• Akademický rok vypsání: 2010/2011
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Katedra fyzikální a makromol. chemie (31-260)
• Vedoucí / školitel: RNDr. Jiří Pfleger, CSc.
• Řešitel: skrytý - zadáno vedoucím/školitelem
• Datum přihlášení: 23.11.2010
• Datum zadání: 29.11.2010
• Konzultanti: prof. RNDr. Jiří Vohlídal, CSc.

Předběžná náplň práce

Práce bude zaměřena na přípravu heterogenních organicko-anorganických polymerních nanokompozitů pro optoelektronické aplikace, zejména v organických fotodiodách a fotovoltaických článcích, a na studium jejich optických, elektrických a fotoelektrických vlastností. Práce má převážně experimentální charakter.
Budou studovány dvě skupiny materiálů:
(i) Materiály na bázi polovodivých organických, zejména ?-konjugovaných polymerů n- a p- typu s?příměsí anorganických polovodičových kvantových teček (QD). Výběrem anorganické složky a velikostí kvantových teček bude řízena šířka zakázaného pásu s?cílem dosáhnout fotoelektrické citlivosti v?blízké infračervené oblasti. Kvantové tečky budou povrchově upravovány a konjugované polymery modifikovány vhodnými bočními skupinami pro zvýšení kompatibility anorganické složky a polymeru a dosažení optimální fotogenerace a transportu nosičů náboje.
(ii) Materiály na bázi mezoporézních polovodivých oxidů kovů typu TiO₂ a ?-konjugovaných polyelektrolytů pro fotosensibilizaci a transport nosičů náboje. Bude studován vliv iontových skupin polymeru na interakci polymeru s?povrchem anorganického polovodiče a fotofyzikální vlastnosti rozhraní anorganické a organické složky.
Oba typy materiálů budou použity pro přípravu funkčních fotoelektricky citlivých vrstev, bude studována morfologie vrstev metodami AFM/STM a měřeny elektrické a fotoelektrické charakteristiky. Bude studován vliv kompatibilizace nanočástic a bočních skupin polymeru na morfologii hybridních vrstev a na přenos a separaci náboje na rozhraní organické a anorganické složky.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

This prevailingly experimental project is aimed at preparation of new heterogeneous organic-inorganic polymer nanocomposites for optoelectronic applications, mainly for photodiodes and photovoltaic cells, and to study of their optical, electrical and photoelectrical properties.
Two groups of materials will be studied:
(i) Materials based on semiconductive organic, namely ?-conjugated n- and p- type polymers with inorganic semiconductive quantum dots (QD) additives. By a proper selection of inorganic material and size of QDs the bandgap will be tuned to achieve sensitivity in near infrared spectral region. Quantum dots will be surface-modified and p-conjugated polymers will be tailored by attachment of proper side groups in order to enhance the compatibility of inorganic additive with a polymer and to achieve maximum photogeneration and transport of charge carriers.
(ii) Materials based on mesoporous semiconductive metal oxides of TiO₂ type and ?-conjugated polyelectrolytes for photosensibilization and charge carrier transport. The influence of ionic groups of the polymer on the interactions between the polymer and the surface of inorganic semiconductor as well as on the photophysical properties of the interface will be studied.
Both types of materials will be used for the preparation of functional photoelectrically sensitive layers. The morphology of these layers will be characterized by AFM/STM methods and electrical and photoelectrical characteristics will be measured. The influence of the compatibilization of nanoparticles and of the side groups of the polymer on the morphology of hybrid layers and on the charge transfer and separation of charges at the interface between the inorganic and organic phase will be studied.