Space Charge at Nanoscale: Probing Injection and Dynamic Phenomena Under Dark/Light Configurations by Using KPFM and C-AFM

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Détermination des lois de mélange idéal des grandeurs thermodynamiques en mélanges de non-électrolytes

L’étude des interactions moléculaires dans les mélanges de non-électrolytes s’effectue souvent au moyen de fonctions d’excès traduisant les déviations d’une propriété par rapport à l’idéalité. Nous avons donc précisé tout d’abord les divers critères d’idéalité, totale ou partielle, puis élaboré une systématique dérivée des lois de conservation des grandeurs thermodynamiques extensives, dites généralisées. Ces démarches nous ont permis d’établir l’expression des lois de mélange idéal pour un très grand nombre de grandeurs thermodynamiques et ce, selon des critères mathématiques dépourvus de tout empirisme. Ce travail est enfin illustré par l’application à des variables thermodynamiques dont, pour certaines, les lois de mélange idéal, ou bien n’étaient pas connues, ou bien étaient proposées sous diverses formes contradictoires

A scanning probe microscopy study of nanostructured TiO2/poly(3-hexylthiophene) hybrid heterojunctions for photovoltaic applications

The nanoscale morphology of photoactive hybrid heterojunctions plays a key role in the performances of hybrid solar cells. In this work, the heterojunctions consist of a nanocolumnar TiO2 surface covalently grafted with a monolayer of poly(3-hexylthiophene) (P3HT) functionalized with carboxylic groups (–COOH). Through a joint analysis of the photovoltaic properties at the nanoscale by photoconductive-AFM (PC-AFM) and surface photovoltage imaging, we investigated the physical mechanisms taking place locally during the photovoltaic process and the correlation to the nanoscale morphology. A down-shift of the vacuum level of the TiO2 surface upon grafting was measured by Kelvin probe force microscopy (KPFM), evidencing the formation of a dipole at the TiO2/P3HT-COOH interface. Upon in situ illumination, a positive photovoltage was observed as a result of the accumulation of photogenerated holes in the P3HT layer. A positive photocurrent was recorded in PC-AFM measurements, whose spatial mapping was interpreted consistently with the corresponding KPFM analysis, offering a correlated analysis of interest from both a theoretical and material design perspective