SEM測試厚度的原理是掃描樣品的斷裂面,直接讀出厚度資訊,具體實驗方法,就是先把樣品旋塗在玻璃片上,然後用玻璃刀將基底從中間劃開,接著再掰斷,最後用SEM掃描、拍照。
當然,這個方法也是有限制的。
如果採用這個方法,測試一百奈米級別的薄膜,問題不大,但如果是幾奈米的薄膜,難度相對就比較大了,因為基本上達到了SEM的解析度極限,尤其材一一樓的SEM還是早期快被淘汰的產品,解析度就更差了。
於是,許秋故意塗了兩片厚厚的ITIC和IDIC“薄膜”,其中,IDIC屬於未雨綢繆,今天雖然用不上,但之後肯定能夠用得上。
根據旋塗是溶液的濃度和轉速,許秋初步估計,兩者的膜厚應該都超過了100奈米,反正現在又不是在製備器件,只要保證薄膜是均勻的即可。
SEM測試,順利完成。
晚上,許秋拿到了最終的擬合結果,ITIC的激子擴散距離為14.4奈米。
這個結果比較符合他的預期,屬於意料之中的結果。
根據文獻報道,標樣P3HT材料的激子擴散距離大約為10奈米左右,ITIC體系無法制備厚膜、大尺寸器件,那麼其激子擴散距離和傳統聚合物給體材料體系相當,也很容易理解。
週二,許秋繼續進行IDIC體系的激子擴散距離測試,最終擬合結果表明,IDIC的激子擴散距離是16.8奈米。
這個就屬於意料之外的結果。
IDIC和ITIC,激子擴散距離分別是16.8和14.4奈米,兩者之間雖然有所差距,但只相差17%左右,這個差距不足以完全解釋,為什麼IDIC體系可以製備大尺寸、厚膜器件,而另一個ITIC體系不能。
許秋分析出兩種可能:
其一,之前的推論過程可能有問題,需要重新進行論證;其二,由90個資料點得到的實驗資料不夠,擬合結果的誤差較高。
前者很容易理解,後者是因為在實驗過程中,資料都是有所波動的,而且有時候會出現一些資料異常的點,或者說“奇異點”。
如果不捨去奇異點的話,最終擬合結果很可能會和實際結果偏差很大,但如果捨去奇異點的話,怎麼定義奇異點就是一個問題,主觀成分很大。
換句話說,在資料擬合的過程中,存在著很大操作空間,有時候真的是想要什麼資料,就能擬合出來什麼資料。
就比如一組數,10、15、20、25、30,平均值是20,假如把10認為是奇異點給捨去了,剩下的四個資料,平均值就變化為了22.5。
線上性擬閤中,這種操作對結果的影響還算比較小,而現在激子擴散距離的擬合是非線性的,如果強行去掉幾個不那麼“奇異”的“奇異點”,IDIC體系最終擬合出來的16.8奈米的結果,變更為26.8奈米都是可以實現的。
當然,許秋只是懷疑擬合結果存在誤差,如果真實的結果就是他測試出來那樣,他肯定不會進行“操作”的。
因為這種事情一旦開了頭,就沒有回頭路可走了,只能不斷編織謊言,用一個謊言去粉飾另外一個謊言。
反正,就算分析不出來IDIC體系可以製備厚膜的原因,把真實的情況報道出來也好。
只要真誠一點說:“我們發現了一種獨特的實驗現象,但現在還無法解釋”,然後可以把這個問題留給其他研究者,或者將來的自己來解決。
在確定了這個基調後,許秋將ITIC、IDIC的激子擴散距離測試實驗,交由模擬實驗室,進行大批次的重複。
週三上午,許秋拿到了模擬實驗室測試的結果。
經過數百個實驗資料的擬合,最終的結果表明,ITIC、IDIC的激子擴散距離分別為13.0奈米和19.2奈米。
這樣看來,之前擬合結果因為資料量不足,確實是存在一定誤差的。
而且,現在一增一減之下,ITIC和IDIC的激子擴散距離數值結果被拉開了大約48%的差距,這個幅度已經不算小了。
因此,可以保留之前結論,認為激子擴散距離的提高是“器件效能對厚度、尺寸不敏感”的主要原因之一。