富勒烯(C60)高浓度掺杂对P3HT薄膜光电特性与电致变色性能的调控机制研究

本综述系统探讨了高浓度富勒烯(C60)掺杂对聚3-己基噻吩(P3HT)薄膜结构特性、光学带隙（Optical band gap）和电致变色(EC)行为的调控机制。研究发现C60浓度增加会导致晶体尺寸增大（10nm→25nm）、光学对比度显著降低（60%→8%），并通过改变π-π堆叠距离影响载流子扩散系数，为有机光电器件设计提供了重要理论依据。

　　

Thin film preparation

采用高纯度P3HT（99.9%）和C₆₀（Sigma Aldrich）作为源材料，通过将P3HT与不同比例（0-30%）的C₆₀共同溶解于氯苯中制备溶液。使用旋涂仪（Holmarc HO-TH-05型）在预处理过的ITO玻璃基板上以750rpm转速沉积60秒形成薄膜。

Structural and morphological analysis

X射线衍射（XRD）图谱显示，随着C₆₀浓度增加，富勒烯特征峰愈发显著。P3HT伪立方(pc)晶面(100)_pc在2θ≈5.2°处的衍射强度持续增强，表明C₆₀诱导的相分离现象促进了晶体聚集。通过Scherrer公式计算得出晶体尺寸从未掺杂时的10nm逐步增长至30%掺杂时的25nm，证实富勒烯分子有效调控了P3HT的结晶行为。

Conclusions

本研究揭示了高浓度C₆₀掺杂对旋涂P3HT薄膜的多层次影响：晶体尺寸呈浓度依赖性增长（0%:10nm → 30%:25nm），光学带隙从2.50eV红移至1.92eV，紫外-可见吸收与光致发光(PL)谱峰发生淬灭。电化学测试表明C₆₀浓度对阴极电流扩散系数的影响显著高于阳极，尽管高浓度薄膜仍保持电致变色响应，但光学对比度从60%急剧下降至8%。