Influence of electrode surface composition and energetics on small-molecule organic solar cell performance: Polar versus nonpolar donors on indium tin oxide contacts

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 117, Issue 3, 2013, Pages 1205-1216

  Gantz, Jeremy ^a   Placencia, Diogenes ^a,c   Giordano, Anthony ^b   Marder, Seth R ^b   Armstrong, Neal R ^a  

^a University of Arizona   (United States)

^b GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

^c NAVAL RESEARCH LABORATORY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ABSORBANCE DATA; ACCEPTOR LAYERS; AIR PLASMAS; BAND EDGE; COPPER PHTHALOCYANINE; DEPOSITED LAYER; DEVICE CONFIGURATIONS; DONOR LAYERS; DONOR MOLECULES; ENERGY OFFSET; FILL FACTOR; HIGH WORK FUNCTION; INDIUM TIN OXIDE; INDIUM TIN OXIDE CONTACTS; INTERFACIAL REGION; ITO CONTACT; LOCAL VACUUM LEVEL; MOLECULAR ORGANIZATION; NON-POLAR; ORGANIC SOLAR CELL; OXIDE SURFACE; PEN-BASED; PENTACENES; PHOTOPOTENTIAL; PHOTOVOLTAIC ACTIVITIES; PRE-TREATMENT; SMALL MOLECULES; SYSTEMATIC STUDY;

DEPOSITS; HETEROJUNCTIONS; INDIUM COMPOUNDS; INTERFACES (MATERIALS); MOLECULES; MONOLAYERS; NITROGEN COMPOUNDS; PHOTOELECTRON SPECTROSCOPY; PLASMA DEPOSITION; TIN; TIN OXIDES; VACUUM;

SOLAR CELLS;

EID: 84872870732     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp307546v     Document Type: Article

References (83)

1. Sun, Y.; Welch, G. C.; Leong, W. L.; Takacs, C. J.; Bazan, G. C.; Heeger, A. J. Nat. Mater. 2012, 11, 44-48
2. 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
3. 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
4. Scharber, M. C.; Wuhlbacher, D.; Koppe, M.; Denk, P.; Waldauf, C.; Heeger, A. J.; Brabec, C. L. Adv. Mater. 2006, 18, 789
5. Steim, R.; Ameri, T.; Schilinsky, P.; Waldauf, C.; Dennler, G.; Scharber, M.; Brabec, C. J. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2011, 95, 3256-3261
6. Steim, R.; Kogler, F. R.; Brabec, C. J. J. Mater. Chem. 2010, 20, 2499-2512
7. Brabec, C. J.; Gowrisanker, S.; Halls, J. J. M.; Laird, D.; Jia, S. J.; Williams, S. P. Adv. Mater. 2010, 22, 3839-3856
8. Zhong, S.; Zhong, J. Q.; Wang, X. Z.; Huang, M. Y.; Qi, D. C.; Chen, Z. K.; Chen, W. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 2521-2526
9. Verreet, B.; Muller, R.; Rand, B. P.; Vasseur, K.; Heremans, P. Org. Electron. 2011, 12, 2131-2139
10. Beaumont, N.; Hancox, I.; Sullivan, P.; Hatton, R. A.; Jones, T. S. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 1708-1711
11. Yang, J. L.; Schumann, S.; Hatton, R. A.; Jones, T. S. Org. Electron. 2010, 11, 1399-1402
12. Sullivan, P.; Jones, T. S.; Ferguson, A. J.; Heutz, S. Appl. Phys. Lett. 2007, 91 233114
13. Placencia, D.; Wang, W. N.; Gantz, J.; Jenkins, J. L.; Armstrong, N. R. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 18873-18884
14. Vasseur, K.; Rand, B. P.; Cheyns, D.; Temst, K.; Froyen, L.; Heremans, P. J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 2395-2400
15. Rand, B. P.; Cheyns, D.; Vasseur, K.; Giebink, N. C.; Mothy, S.; Yi, Y. P.; Coropceanu, V.; Beljonne, D.; Cornil, J.; Bredas, J. L. Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 2987-2995
16. Wagenpfahl, A.; Rauh, D.; Binder, M.; Deibel, C.; Dyakonov, V. Phys. Rev. B 2010, 82 115306
17. Wagenpfahl, A.; Deibel, C.; Dyakonov, V. IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2010, 16, 1759-1763
18. Zacher, B.; Armstrong, N. R. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 25496-25507
19. Ratcliff, E. L.; Zacher, B.; Armstrong, N. R. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 1337-1350
20. Tress, W.; Leo, K.; Riede, M. Phys. Rev. B 2012, 85 155201
21. Petersen, A.; Kirchartz, T.; Wagner, T. A. Phys. Rev. B 2012, 85 045208
22. Cowan, S. R.; Banerji, N.; Leong, W. L.; Heeger, A. J. Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 1116-1128
23. Kirchartz, T.; Pieters, B. E.; Kirkpatrick, J.; Rau, U.; Nelson, J. Phys. Rev. B 2011, 83 115209
24. Street, R. A.; Song, K. W.; Cowan, S. Org. Electron. 2011, 12, 244-248
25. Wang, W.; Placencia, D.; Armstrong, N. R. Org. Electron. 2011, 12, 383-393
26. Placencia, D.; Wang, W. N.; Shallcross, R. C.; Nebesny, K. W.; Brumbach, M.; Armstrong, N. R. Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 1913-1921
27. Brumbach, M.; Placencia, D.; Armstrong, N. R. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 3142-3151
28. Street, R. A. Phys. Rev. B 2011, 84 075208
29. Coppede, N.; Castriota, M.; Cazzanelli, E.; Forti, S.; Tarabella, G.; Toccoli, T.; Walzer, K.; Iannotta, S. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 7038-7044
30. Li, L. Q.; Tang, Q. X.; Li, H. X.; Yang, X. D.; Hu, W. P.; Song, Y. B.; Shuai, Z. G.; Xu, W.; Liu, Y. Q.; Zhu, D. B. Adv. Mater. 2007, 19, 2613
31. Tada, H.; Touda, H.; Takada, M.; Matsushige, K. Appl. Phys. Lett. 2000, 76, 873-875
32. Norton, J. E.; Bredas, J. L. J. Chem. Phys. 2008, 128 034701
33. Marrikar, F. S.; Brumbach, M.; Evans, D. H.; Lebron-Paler, A.; Pemberton, J. E.; Wysocki, R. J.; Armstrong, N. R. Langmuir 2007, 23, 1530-1542
34. Brumbach, M.; Veneman, P. A.; Marrikar, F. S.; Schulmeyer, T.; Simmonds, A.; Xia, W.; Lee, P.; Armstrong, N. R. Langmuir 2007, 23, 11089-11099
35. Armstrong, N. R.; Veneman, P. A.; Ratcliff, E.; Placencia, D.; Brumbach, M. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1748-1757
36. Shen, Y. L.; Hosseini, A. R.; Wong, M. H.; Malliaras, G. G. ChemPhysChem 2004, 5, 16-25
37. Scott, J. C.; Malliaras, G. G. Chem. Phys. Lett. 1999, 299, 115-119
38. Malliaras, G. G.; Scott, J. C. J. Appl. Phys. 1999, 85, 7426-7432
39. Shen, Y.; Klein, M. W.; Jacobs, D. B.; Campbell Scott, J.; Malliaras, G. G. Phys. Rev. Lett. 2001, 86, 3867-3870
40. Street, R. A.; Schoendorf, M.; Roy, A.; Lee, J. H. Phys. Rev. B 2010, 81 205307
41. Kera, S.; Yamane, H.; Fukagawa, H.; Hanatani, T.; Okudaira, K. K.; Seki, K.; Ueno, N. J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 2007, 156, 135-138
42. Fukagawa, H.; Kataoka, T.; Hosourni, S.; Kera, S.; Ueno, N. J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 2007, 156, 37
43. Fukagawa, H.; Yamane, H.; Kera, S.; Okudaira, K. K.; Ueno, N. Phys. Rev. B 2006, 73 041302
44. Kera, S.; Yabuuchi, Y.; Yamane, H.; Setoyama, H.; Okudaira, K. K.; Kahn, A.; Ueno, N. Phys. Rev. B 2004, 70 085304
45. Kera, S.; Fukagawa, H.; Kataoka, T.; Hosoumi, S.; Yamane, H.; Ueno, N. Phys. Rev. B 2007, 75 121305
46. Fukagawa, H.; Hosoumi, S.; Yamane, H.; Kera, S.; Ueno, N. Phys. Rev. B 2011, 83 085304
47. Hotchkiss, P. J.; Jones, S. C.; Paniagua, S. A.; Sharma, A.; Kippelen, B.; Armstrong, N. R.; Marder, S. R. Acc. Chem. Res. 2012, 45, 337-346
48. Paniagua, S. A.; Hotchkiss, P. J.; Jones, S. C.; Marder, S. R.; Mudalige, A.; Marrikar, F. S.; Pemberton, J. E.; Armstrong, N. R. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 7809-7817
49. Sharma, A.; Haldi, A.; Potscavage, W. J.; Hotchkiss, P. J.; Marder, S. R.; Kippelen, B. J. Mater. Chem. 2009, 19, 5298-5302
50. Griffith, O. L.; Anthony, J. E.; Jones, A. G.; Lichtenberger, D. L. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 580-586
51. Muntwiler, M.; Yang, Q.; Tisdale, W. A.; Zhu, X. Y. Phys. Rev. Lett. 2008, 101, 4
52. Tang, C. W. Appl. Phys. Lett. 1986, 48, 183-185
53. Chamberlain, G. A. Sol. Cells 1983, 8, 47-83
54. Martin, M.; Andre, J. J.; Simon, J. Nouv. J. Chim. (New J. Chem.) 1981, 5, 485-490
55. Alloway, D. M.; Graham, A. L.; Yang, X.; Mudalige, A.; Colorado, R.; Wysocki, V. H.; Pemberton, J. E.; Randall Lee, T.; Wysocki, R. J.; Armstrong, N. R. J. Phys. Chem. C. 2009, 113, 20328-20334
56. Alloway, D. M.; Armstrong, N. R. Appl. Phys. A Mater. Sci. Process. 2009, 95, 209-218
57. Cahen, D.; Kahn, A. Adv. Mater. 2003, 15, 271-277
58. Hwang, J.; Wan, A.; Kahn, A. Mater. Sci. Eng. R 2009, 64, 1-31
59. Duhm, S.; Xin, Q.; Hosoumi, S.; Fukagawa, H.; Sato, K.; Ueno, N.; Kera, S. Adv. Mater. 2012, 24, 901
60. Alloway, D. M.; Hofmann, M.; Smith, D. L.; Gruhn, N. E.; Graham, A. L.; Colorado, R.; Wysocki, V. H.; Lee, T. R.; Lee, P. A.; Armstrong, N. R. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 11690-11699
61. Mizuguchi, J.; Rihs, G.; Karfunkel, H. R. J. Phys. Chem. 1995, 99, 16217-16227
62. Monti, O. L. A. J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 2342-2351
63. Kera, S.; Yamane, H.; Honda, H.; Fukagawa, H.; Okudaira, K. K.; Ueno, N. Surf. Sci. 2004, 566, 571-578
64. Basova, T. V.; Kiselev, V. G.; Plyashkevich, V. A.; Cheblakov, P. B.; Latteyer, F.; Peisert, H.; Chasse, T. Chem. Phys. 2011, 380, 40-47
65. Niederhausen, J.; Amsalem, P.; Frisch, J.; Wilke, A.; Vollmer, A.; Rieger, R.; Mullen, K.; Rabe, J. P.; Koch, N. Phys. Rev. B 2011, 84 165302
66. Salzmann, I.; Duhm, S.; Heimel, G.; Oehzelt, M.; Kniprath, R.; Johnson, R. L.; Rabe, J. P.; Koch, N. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 12870
67. Koch, N.; Gerlach, A.; Duhm, S.; Glowatzki, H.; Heimel, G.; Vollmer, A.; Sakamoto, Y.; Suzuki, T.; Zegenhagen, J.; Rabe, J. P.; Schreiber, F. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 7300-7304
68. Duhm, S.; Heimel, G.; Salzmann, I.; Glowatzki, H.; Johnson, R. L.; Vollmer, A.; Rabe, J. P.; Koch, N. Nat. Mater. 2008, 7, 326-332
69. Watkins, N. J.; Yan, L.; Gao, Y. L. Appl. Phys. Lett. 2002, 80, 4384-4386
70. Wheeler, W. D.; Parkinson, B. A.; Dahnovsky, Y. J. Chem. Phys. 2011, 135 024702
71. Schroeder, P. G.; France, C. B.; Park, J. B.; Parkinson, B. A. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 2253-2261
72. Nakai, K.; Ishii, K.; Kobayashi, N.; Yonehara, H.; Pac, C. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 9749-9755
73. Chau, L. K.; England, C. D.; Chen, S. Y.; Armstrong, N. R. J. Phys. Chem. 1993, 97, 2699-2706
74. Dienel, T.; Forker, R.; Leo, K.; Fritz, T. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 14593-14596
75. Walzer, K.; Toccoli, T.; Pallaoro, A.; Iannotta, S.; Wagner, C.; Fritz, T.; Leo, K. Surf. Sci. 2006, 600, 2064-2069
76. MacDonald, G. A.; Veneman, P. A.; Placencia, D.; Armstrong, N. R. ACS Nano 2012, 6, 9623-9636
77. Xue, J. G.; Uchida, S.; Rand, B. P.; Forrest, S. R. Appl. Phys. Lett. 2004, 84, 3013-3015
78. Perez, M. D.; Borek, C.; Forrest, S. R.; Thompson, M. E. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 9281-9286
79. Rand, B. P.; Burk, D. P.; Forrest, S. R. Phys. Rev. B 2007, 75 115327
80. Forrest, S. R. MRS Bull. 2005, 30, 28-32
81. Gregg, B. A.; Hanna, M. C. J. Appl. Phys. 2003, 93, 3605-3614
82. Gregg, B. A. Mol. Compon. Electron. Devices 2003, 844, 243-257
83. Renshaw, C. K.; Zimmerman, J. D.; Lassiter, B. E.; Forrest, S. R. Phys. Rev. B 2012, 86 085324