SCOPUS
SCIE
Direct p-doping of Li-TFSI for efficient hole injection: Role of polaronic level in molecular doping
저자
Kim, Kiwoong ; Jeong, Junkyeong ; Kim, Minju ; Kang, Donghee ; Cho, Sang Wan ; Lee, Hyunbok ; Yi, Yeonjin
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2019
작성언어
-주제어
등재정보
SCOPUS,SCIE
자료형태
학술저널
수록면
565-571(7쪽)
제공처
<P><B>Abstract</B></P> <P>Bis(trifluoromethane)sulfonimide lithium salt (Li-TFSI) has been popularly employed as an efficient p-dopant that increases the conductivity of a hole transport layer (HTL) in perovskite solar cells and dye-sensitized solar cells. However, the working mechanism of the Li-TFSI dopant is a long-standing question. The hygroscopicity of Li-TFSI makes it difficult to isolate the exact doping mechanism. In this study, we unveil the role of Li-TFSI in the p-doping to the <I>N</I>,<I>N</I>′-di(1-naphthyl)-<I>N</I>,<I>N</I>′-diphenyl-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine (NPB) HTL. A series of systematic in situ measurements using ultraviolet and inverse photoelectron spectroscopy reveal that electron transfer from NPB to Li-TFSI occurs due to the lower-lying negative polaronic level of Li-TFSI rather than the positive polaronic level of NPB. The hole injection barrier between NPB and indium tin oxide is significantly reduced with Li-TFSI doping, enhancing the device performance of hole-only devices and organic light-emitting diodes dramatically. With excessive dopants, however, the agglomerative property of Li-TFSI became dominant, decreasing the doping efficiency. These results provide robust guidelines for developing an efficient doping method for a molecular system with high conductivity.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> Electronic structure of Li-TFSI and NPB was investigated using in situ UPS and IPES. </LI> <LI> Electron transfer occurred from NPB to Li-TFSI through their polaronic levels. </LI> <LI> Hole injection barrier was reduced by 0.70 eV with Li-TFSI doping. </LI> <LI> Device performance of OLEDs was significantly enhanced with Li-TFSI doping. </LI> <LI> With excessive dopants, agglomeration of Li-TFSI decreased doping efficiency. </LI> </UL> </P> <P><B>Graphical abstract</B></P> <P>[DISPLAY OMISSION]</P>
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