MARC

 008250123s2024        us                              c    eng  d
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■020    ▼a9798384064497
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI31559163
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a547
■1001  ▼aDuong,  Quynh  Muc.
■24510▼aInvestigating  the  Factors  Influencing  Charge  Transport  in  Chemically-Doped  Semiconducting  Polymer  Thin  Films  and  Their  Impact  on  Thermoelectric  Properties
■260    ▼a[Sl]▼bUniversity  of  California,  Los  Angeles▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a244  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-03,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Schwartz,  Benjamin  J.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--University  of  California,  Los  Angeles,  2024.
■520    ▼aSemiconducting  polymers  are  an  intriguing  class  of  materials  that  have  been  attracting  increasing  attention  over  the  years.  As  their  name  suggests,  semiconducting  polymers  are  used  in  similar  fields  as  their  inorganic  counterparts,  but  they  offer  several  advantages  that  make  them  particularly  desirable.  These  polymers  are  solution-processable,  flexible,  and  have  intrinsically  low  thermal  conductivity,  all  of  which  are  important  for  applications  such  as  wearable  thermoelectric  devices.  The  low  thermal  conductivity,  in  particular,  contributes  to  the  thermoelectric  efficiency  of  these  devices,  making  them  a  natural  choice  for  such  applications.However,  like  all  materials  in  their  developing  stages,  semiconducting  polymers  are  not  without  drawbacks.  In  their  pristine  form,  the  use  of  semiconducting  polymers  in  thermoelectric  devices  is  limited  by  low  electrical  conductivity  due  to  low  intrinsic  charge  carrier  density  and  mobility.  To  address  these  issues,  we  employ  various  dopants  and  doping  methods  to  introduce carriers  into  semiconducting  polymer  thin  films.  Additionally,  we  developed  a  setup  to  rub-align  semiconducting  polymer  thin  films  to  study  the  effects  of  changing  the  molecular  morphology  on  charge  transport  characteristics  and  doping.  We  characterize  doped  polymer  films  using  techniques  such  as  four-point  probe  conductivity,  temperature-dependent  conductivity,  Seebeck  coefficient  measurements,  Hall  effect  measurements,  wide-angle  X-ray  scattering,  and  steady-state  spectroscopy.The  first  part  of  this  dissertation  (Chapter  2)  explores  the  effects  of  the  ambient  environment,  particularly  humidity,  on  semiconducting  polymer  films  doped  with  a  novel  doping  method  recently  reported  in  the  literature  called  "anion-exchange."  The  anion  exchange  doping  method  greatly  enhances  doping  efficiency  and  also  allows  control  of  over  the  choice  of  counterion  that  accompanies  the  doped  charge  carrier.  The  counterion  comes  from  an  electrolyte  solution,  however,  the  electrolytes  used  are  often  made  from  hygroscopic  salts.  We  show  that  these  counterions  can  draw  water  into  polymer  films  doped  via  anion  exchange,  which  greatly  reduces  conductivity  by  acting  as  traps  for  carriers.The  second  part  of  the  dissertation  (Chapters  3  and  4)  investigates  the  effect  of  rub-aligned  polymer  thin  films  on  doping  and  charge  transport.  Charge  transport  in  semiconducting  polymer  films  is  often  limited  by  their  semicrystalline  nature,  where  poor  mobility  can  be  caused  by  structural  defects  like  bends  or  kinks  that  create  energetic  barriers.  One  way  to  reduce  such  defects  is  through  a  novel  "high-temperature  rub-aligning"  method  to  straighten  and  molecularly  align  the  polymer  chains.  Our  study  showed  that  conductivity  greatly  improves  with  this  method,  however,  we  also  found  that  literature  reports  of  this  improvement  were  exaggerated  because  the  method  to  measure  anisotropic  conductivity  is  highly  dependent  on  electrode  geometry,  and  previous  work  did  not  take  this  into  account.  Additionally,  rub-aligned  films  provide  insights  into  the  effect  of  different  polymorphs  on  the  doping  process.  We  found  that  rub-aligning  creates  two  polymorphs  that  happen  to  have  face-on  and  edge-on  structures.  We  found  that  face-on  polymorph,  whose  structure  is  more  similar  to  the  final  doped  structure,  has  a  lower  barrier  to  doping  than  the  edge-on  polymorph,  which  requires  a  greater  structural  rearrangement  to  dope.For  the  final  part  of  this  dissertation  (Chapter  5),  we  used  a  holistic  approach  to  understanding  the  effect  of  different  dopants,  doping  methods,  and  structure  on  charge  transport  in  doped  semiconducting  polymer  thin  films.  By  taking  advantage  of  temperature-dependent  measurements  and  models  based  on  the  Boltzmann  transport  formalism,  we  demonstrated  that  the  factor  dominating  charge  transport  in  doped  semiconducting  polymer  thin  films  is  highly  dependent  on  the  type  of  dopants  and  the  doping  method.  Our  finding  demonstrates  that  the  relationship  between  the  Seebeck  coefficient  and  conductivity  of  doped  P3HT  films  can  be  improved  either  by  reducing  Coulomb  interactions  or  by  adding  additional  charge  transport  pathways  through  doping  the  of  amorphous  regions.  The  latter  is  shown  by  an  increase  in  the  correlation  length  between  domains.
■590    ▼aSchool  code:  0031.
■650  4▼aPolymer  chemistry
■650  4▼aMaterials  science
■650  4▼aChemistry
■653    ▼aCharge  transport
■653    ▼aDoping
■653    ▼aElectrical  conductivity
■653    ▼aSemiconducting  polymer
■653    ▼aThermoelectric  devices
■653    ▼aThin  films
■690    ▼a0794
■690    ▼a0495
■690    ▼a0485
■71020▼aUniversity  of  California,  Los  Angeles▼bChemistry  0153.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-03B.
■790    ▼a0031
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17164003▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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