Mechanism of mobile charge carrier generation in blends of conjugated polymers and fullerenes: Significance of charge delocalization and excess free energy

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 116, Issue 16, 2012, Pages 9214-9220

  Murthy, D H K ^a,b   Gao, M ^a   Vermeulen, M J W ^a   Siebbeles, L D A ^a   Savenije, T J ^a  

^a DELFT UNIVERSITY OF TECHNOLOGY   (Netherlands)

^b DUTCH POLYMER INSTITUTE DPI   (Netherlands)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BULK HETEROJUNCTION; CHARGE CARRIER GENERATION; CHARGE DELOCALIZATION; CHARGE TRANSFER BANDS; EXCESS ENERGY; EXCESS FREE ENERGY; EXCITATION WAVELENGTH; EXCITON DISSOCIATION; HIGHER YIELD; MEAN DISTANCES; MOBILE CHARGE CARRIERS; NIR EXCITATION; NOVEL POLYMERS; POWER CONVERSION EFFICIENCIES; RATIONAL DESIGN; TIME-RESOLVED MICROWAVE CONDUCTIVITY TECHNIQUES;

BINDING ENERGY; CHARGE TRANSFER; CONVERSION EFFICIENCY; DISSOCIATION; FULLERENES; HETEROJUNCTIONS; INFRARED DEVICES;

EXCITED STATES;

EID: 84860380166     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp3007014     Document Type: Article

References (61)

1. Green, M. A.; Emery, K.; Hishikawa, Y.; Warta, W.; Dunlop, E. D. Prog. Photovoltaics 2011, 19, 565-572
2. Clarke, T. M.; Durrant, J. R. Chem. Rev. 2010, 110, 6736-6767
3. Deibel, C.; Strobel, T.; Dyakonov, V. Adv. Mater. 2010, 22, 4097-4111
4. Brabec, C. J.; Heeney, M.; McCulloch, I.; Nelson, J. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 1185-1199
5. Brabec, C. J.; Gowrisanker, S.; Halls, J. J. M.; Laird, D.; Jia, S. J.; Williams, S. P. Adv. Mater. 2010, 22, 3839-3856
6. Deibel, C.; Dyakonov, V.; Brabec, C. J. IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2010, 16, 1517-1527
7. Gunes, S.; Neugebauer, H.; Sariciftci, N. S. Chem. Rev. 2007, 107, 1324-1338
8. Coakley, K. M.; McGehee, M. D. Chem. Mater. 2004, 16, 4533-4542
9. Veldman, D.; Ipek, O.; Meskers, S. C. J.; Sweelssen, J.; Koetse, M. M.; Veenstra, S. C.; Kroon, J. M.; van Bavel, S. S.; Loos, J.; Janssen, R. A. J. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 7721-7735
10. Zhu, X. Y.; Yang, Q.; Muntwiler, M. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1779-1787
11. Gelinas, S.; Pare-Labrosse, O.; Brosseau, C. N.; Albert-Seifried, S.; McNeill, C. R.; Kirov, K. R.; Howard, I. A.; Leonelli, R.; Friend, R. H.; Silva, C. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 7114-7119
12. Muntwiler, M.; Yang, Q.; Tisdale, W. A.; Zhu, X. Y. Phys. Rev. Lett. 2008, 101, 196403
13. Tvingstedt, K.; Vandewal, K.; Zhang, F. L.; Inganas, O. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 21824-21832
14. Veldman, D.; Meskers, S. C. J.; Janssen, R. A. J. Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 1939-1948
15. Peumans, P.; Forrest, S. R. Chem. Phys. Lett. 2004, 398, 27-31
16. Vandewal, K.; Tvingstedt, K.; Manca, J. V.; Inganas, O. IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2010, 16, 1676-1684
17. Hallermann, M.; Haneder, S.; Da Como, E. Appl. Phys. Lett. 2008, 93, 053307
18. Bredas, J. L.; Norton, J. E.; Cornil, J.; Coropceanu, V. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1691-1699
19. Padinger, F.; Rittberger, R. S.; Sariciftci, N. S. Adv. Funct. Mater. 2003, 13, 85-88
20. Reyes-Reyes, M.; Kim, K.; Carroll, D. L. Appl. Phys. Lett. 2005, 87, 083506
21. Park, S. H.; Roy, A.; Beaupre, S.; Cho, S.; Coates, N.; Moon, J. S.; Moses, D.; Leclerc, M.; Lee, K.; Heeger, A. J. Nat. Photonics 2009, 3, 297-302
22. Mihailetchi, V. D.; Xie, H. X.; de Boer, B.; Koster, L. J. A.; Blom, P. W. M. Adv. Funct. Mater. 2006, 16, 699-708
23. Koster, L. J. A.; Smits, E. C. P.; Mihailetchi, V. D.; Blom, P. W. M. Phys. Rev. B 2005, 72, 085205
24. Blom, P. W. M.; Mihailetchi, V. D.; Koster, L. J. A.; Markov, D. E. Adv. Mater. 2007, 19, 1551-1566
25. Jamieson, F. C.; Agostinelli, T.; Azimi, H.; Nelson, J.; Durrant, J. R. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 3306-3310
26. Grzegorczyk, W. J.; Savenije, T. J.; Dykstra, T. E.; Piris, J.; Schins, J. M.; Siebbeles, L. D. A. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 5182-5186
27. Pensack, R. D.; Asbury, J. B. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 15986-15987
28. Arkhipov, V. I.; Emelianova, E. V.; Barth, S.; Bassler, H. Phys. Rev. B 2000, 61, 8207-8214
29. Pensack, R. D.; Guo, C.; Vakhshouri, K.; Gomez, E. D.; Asbury, J. B. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 4824-4831
30. Hwang, I. W.; Moses, D.; Heeger, A. J. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 4350-4354
31. Ohkita, H.; Cook, S.; Astuti, Y.; Duffy, W.; Tierney, S.; Zhang, W.; Heeney, M.; McCulloch, I.; Nelson, J.; Bradley, D. D. C.; Durrant, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 3030-3042
32. Shoaee, S.; Clarke, T. M.; Huang, C.; Barlow, S.; Marder, S. R.; Heeney, M.; McCulloch, I.; Durrant, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 12919-12926
33. Clarke, T. M.; Ballantyne, A. M.; Nelson, J.; Bradley, D. D. C.; Durrant, J. R. Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 4029-4035
34. Pensack, R. D.; Banyas, K. M.; Asbury, J. B. IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2010, 16, 1776-1783
35. Zhou, Y.; Tvingstedt, K.; Zhang, F. L.; Du, C. X.; Ni, W. X.; Andersson, M. R.; Inganas, O. Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 3293-3299
36. Gong, X.; Tong, M. H.; Brunetti, F. G.; Seo, J.; Sun, Y. M.; Moses, D.; Wudl, F.; Heeger, A. J. Adv. Mater. 2011, 23, 2272-2277
37. Shoaee, S.; An, Z. S.; Zhang, X.; Barlow, S.; Marder, S. R.; Duffy, W.; Heeney, M.; McCulloch, I.; Durrant, J. R. Chem. Commun. 2009, 5445-5447
38. Lee, J.; Vandewal, K.; Yost, S. R.; Bahlke, M. E.; Goris, L.; Baldo, M. A.; Manca, J. V.; Van Voorhis, T. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 11878-11880
39. Deibel, C.; Strobel, T.; Dyakonov, V. Phys. Rev. Lett. 2009, 103, 036402
40. Osterbacka, R.; Pivrikas, A.; Juska, G.; Poskus, A.; Aarnio, H.; Sliauzys, G.; Genevicius, K.; Arlauskas, K.; Sariciftci, N. S. IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2010, 16, 1738-1745
41. Nenashev, A. V.; Baranovskii, S. D.; Wiemer, M.; Jansson, F.; Osterbacka, R.; Dvurechenskii, A. V.; Gebhard, F. Phys. Rev. B 2011, 84, 035210
42. Goris, L.; Haenen, K.; Nesladek, M.; Wagner, P.; Vanderzande, D.; De Schepper, L.; DHaen, J.; Lutsen, L.; Manca, J. V. J. Mater. Sci. 2005, 40, 1413-1418
43. Vandewal, K.; Gadisa, A.; Oosterbaan, W. D.; Bertho, S.; Banishoeib, F.; Van Severen, I.; Lutsen, L.; Cleij, T. J.; Vanderzande, D.; Manca, J. V. Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 2064-2070
44. Davis, R. J.; Lloyd, M. T.; Ferreira, S. R.; Bruzek, M. J.; Watkins, S. E.; Lindell, L.; Sehati, P.; Fahlman, M.; Anthony, J. E.; Hsu, J. W. P. J. Mater. Chem. 2011, 21, 1721-1729
45. Lenes, M.; Wetzelaer, G.; Kooistra, F. B.; Veenstra, S. C.; Hummelen, J. C.; Blom, P. W. M. Adv. Mater. 2008, 20, 2116-2119
46. Kroeze, J. E.; Savenije, T. J.; Vermeulen, M. J. W.; Warman, J. M. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 7696-7705
47. Huijser, A.; Savenije, T. J.; Kroeze, J. E.; Siebbeles, L. D. A. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 20166-20173
48. Savenije, T. J.; Kroeze, J. E.; Yang, X. N.; Loos, J. Adv. Funct. Mater. 2005, 15, 1260-1266
49. Savenije, T. J.; Murthy, D. H. K.; Gunz, M.; Gorenflot, J.; Siebbeles, L. D. A.; Dyakonov, V.; Deibel, C. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 1368-1371
50. Goris, L.; Poruba, A.; Hodakova, L.; Vanecek, M.; Haenen, K.; Nesladek, M.; Wagner, P.; Vanderzande, D.; De Schepper, L.; Manca, J. V. Appl. Phys. Lett. 2006, 88, 052113
51. Ferguson, A. J.; Kopidakis, N.; Shaheen, S. E.; Rumbles, G. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 9865-9871
52. de Haas, M. P.; Warman, J. M.; Anthopoulos, T. D.; de Leeuw, D. M. Adv. Funct. Mater. 2006, 16, 2274-2280
53. Drori, T.; Holt, J.; Vardeny, Z. V. Phys. Rev. B 2010, 82, 075207
54. Lenes, M.; Shelton, S. W.; Sieval, A. B.; Kronholm, D. F.; Hummelen, J. C.; Blom, P. W. M. Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 3002-3007
55. Frost, J. M.; Faist, M. A.; Nelson, J. Adv. Mater. 2010, 22, 4881-4884
56. Jarzab, D.; Cordella, F.; Lenes, M.; Kooistra, F. B.; Blom, P. W. M.; Hummelen, J. C.; Loi, M. A. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 16513-16517
57. Faist, M. A.; Keivanidis, P. E.; Foster, S.; Wobkenberg, P. H.; Anthopoulos, T. D.; Bradley, D. D. C.; Durrant, J. R.; Nelson, J. J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2011, 49, 45-51
58. Huang, J. H.; Li, K. C.; Chien, F. C.; Hsiao, Y. S.; Kekuda, D.; Chen, P. L.; Lin, H. C.; Ho, K. C.; Chu, C. W. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 9062-9069
59. Yun, M. H.; Kim, G. H.; Yang, C.; Kim, J. Y. J. Mater. Chem. 2010, 20, 7710-7714
60. Dyer-Smith, C.; Reynolds, L. X.; Bruno, A.; Bradley, D. D. C.; Haque, S. A.; Nelson, J. Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 2701-2708
61. Liedtke, M.; Sperlich, A.; Kraus, H.; Baumann, A.; Deibel, C.; Wirix, M. J. M.; Loos, J.; Cardona, C. M.; Dyakonov, V. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 9088-9094