利用金属纳米颗粒改善有机光电器件性能

有机发光和有机光伏器件为代表的有机光电器件在显示、照明、能源等领域有着广阔的应用前景。有机发光器件具有发光效率高、发光颜色丰富、响应速度快等优点,而有机光伏器件具有质轻、成本低、可实现柔性器件等优点。金属纳米颗粒的表面等离子体共振耦合效应可以提高有机发光器件的效率和有机光伏器件的光电转换效率,因而得到了研究人员的广泛关注。本文综述了金属纳米颗粒改善有机发光/光伏器件性能方面的研究进展,并对其今后的应用趋势进行了讨论。

有机光电材料与有机光电器件

近年来,有机光电子学在基础研究和应用方面取得了突飞猛进的发展,已经成为一个较为成熟的跨学科新兴领域。主要介绍有机光电材料的分子结构、导电与发光机理、有机光电器件的分类与工作原理以及有机光电材料在光电器件方面的应用,包括有机发光二极管和发光电化学池、有机太阳能电池、有机场效应晶体管、有机生物化学传感器、有机光泵浦激光器以及有机非线性光学材料等。

盘状液晶在有机光电器件中的应用

本文介绍了盘状液晶的结构、盘状液晶的柱状相、盘状液晶在基板上的取向以及盘状液晶分子在有机发光二极管(OLED)、有机光伏器件(OPV)和有机场效应管(OFET)三种有机光电器件中的应用及其工作原理。

微纳加工与表征技术在高性能集成有机光电器件研究中的应用

微纳加工与表征技术是实现高性能集成光电器件的必要手段。基于有机半导体的光电器件具有可柔性化、低成本以及可溶液法制备的优势,可广泛应用于光探测、信息显示、健康监测、智能穿戴设备等领域。文章通过介绍可用于制备高性能集成光电器件的主流微纳加工与表征手段和技术原理,综述了其在高性能集成有机光电器件研究中的重要进展,结合研究实例对比分析了不同微纳加工与表征手段在实际研究中的优劣点。

视觉感知功能化有机光电器件研究进展

视觉感知是人与自然界最为重要的交互方式之一,提供了人体80%以上的外部环境信息.基于此,视觉仿生成为智能感知材料与器件研究中的前沿方向.过去30年,基于有机半导体的光电传感与感知器件历经多代发展,创新了光刺激(强度、色度等)的高灵敏度和选择性传感检测,并拓展了复杂的类生物视觉信号识别、学习与处理功能,已经成为新兴的跨学科领域.本文从单元光敏感的有机光电器件和多功能集成,介绍面向视觉感知功能化的有机光探测器、有机光电突触和有机适应型器件的构建策略和研究进展,并从柔性矩阵化和功能集成的视觉信号成像、学习与编码概述了新一代有机智能感知电子器件的仿生应用探索.

《有机光电材料与器件》课程建设和教学改革

课程建设是提高教学质量的重要环节。以学生的实践能力和创新能力培养为出发点,自编教材、确定教学目标,建立了理论与实践相结合的教学内容和课程体系;明确课程特点,改革教学方法,构建了符合综合能力培养规律的教学方法和教学模式。通过对《有机光电材料与器件》课程建设的积极探索和实践,取得了良好的教学效果。

有机/无机复合结构光电导型器件的光激发机制

制备了PVK/ZnS有机无机复合的光电导型器件 ,器件结构分别为Glass/ITO/PVK/Al;Glass/ITO/ZnS/Al;Glass/ITO/ZnS/PVK/Al。通过研究此复合器件在外加电场作用下的稳态光电导激发谱 ,得到了基本光激发过程。把PVK/ZnS的吸收谱和器件的光电导谱进行比较 ,知道虽然两者的吸收对器件光电流都有贡献 ,但有效部分在PVK和ZnS的界面处。

有机光电材料载流子迁移率的研究方法与技术

测量有机光电材料的载流子迁移率,有助于了解载流子在有机光电器件中的传递机制。通过对几种有机光电材料载流子迁移率的测试方法详细的阐述与对比分析,深入理解各种测试技术的原理,有助于学生掌握各种测试技术的实验方法,总结出各种测试技术的优劣及适用性,对研究载流子在有机光电材料中的传输特性及有机光电器件的性能具有重要意义。

一种基于蓝色荧光与磷光敏化技术的高显色指数白光有机电致发光器件的制备

通过采用4,4'-bis(9-ethyl-3-carbazovinylene)-1,1'-biphenyl(BCzVBi)为蓝色荧光发光单元,绿色磷光材料fac tris(2-phenylpyridine)iridium[Ir(ppy)3]敏化红色荧光材料4-(dicyanomethylene)-2-tert-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidin-4-yl-vinyl)-4H-pyran(DCJTB)为混合黄色发光单元,制备了一组白光有机电致发光器件。通过对染料掺杂浓度的优化,以及引入适当厚度的4,4-N,N-dicarbazole-biphenyl(CBP)作为中间层,获得了高效率、高显色指数的白光有机电致发光器件。器件在100 cd/m2亮度下的最高显色指数达到了90,此时的色坐标为(0.32,0.32),非常接近白光等能点。该组器件的最大电流效率达到了11.00 cd/A,相应器件的最大亮度为13 330 cd/m2。

深陷阱对有机磷光双掺杂体系电致发光器件效率衰退的影响

研究利用溶液法制备的有机磷光双重掺杂体系电致发光器件的光致发光特性与电致发光特性,并研究了在这种体系中深能级陷阱导致的器件效率衰退现象。首先利用紫外光谱仪和光致瞬态寿命测试系统对基于旋涂法制备的以宽带隙材料4,4’-bis(N-carbazolyl)-1,1’-biphenyl(CBP)为主体,绿色磷光材料tris(2-phenylpyridine) iridium(Ⅲ)(Ir(ppy)_3)和红色磷光材料tris(1-phenylisoquinolinato-C2,N)iridium(Ⅲ)(Ir(piq)_3)为客体材料的薄膜进行了光致发射光谱测试和薄膜在Ir(ppy)_3发光峰516 nm处的光致发光寿命测试,实验发现在Ir(ppy)_3掺杂比例保持定值时,随着深能级掺杂材料Ir(piq)_3的引入,其光致发光光谱中Ir(ppy)_3的相对发光强度减弱且发光寿命变短,当Ir(piq)_3掺杂浓度继续提高时,薄膜光致发光光谱基本保持不变且Ir(ppy)_3的发光寿命基本不变。实验说明在低浓度掺杂下两者的三线态能级之间存在着能量传递,但当掺杂浓度达到高浓度时,能量传递主要来自于主客体之间的传递,两者作为独立的发光中心发光。然后利用溶液法制备了发光层分别为CBP∶Ir(ppy)_3, CBP∶Ir(ppy)_3∶Ir(piq)_3和CBP∶Ir(ppy)_3∶PTB7的三组器件,器件结构为ITO/PEDOT∶PSS/Poly-TPD/EML/TPBi(15 nm)/Alq_3(25 nm)/LiF(0.6 nm)/Al(80 nm)。在Ir(ppy)_3和Ir(piq)_3共掺杂器件和Ir(ppy)_3单掺杂器件的对比实验中发现,加入一定比例的深能级材料后,器件的电致发光光谱发生改变, Ir(piq)_3的相对发光强度增强,器件发光效率下降且效率滚降现象明显。通过对器件进行J-V测试,发现在Ir(ppy)_3单掺杂器件中陷阱填充电流随着掺杂材料浓度的提高而提高,但在加入等浓度深能级材料Ir(piq)_3后,陷阱填充电流基本保持一致。瞬态电致发光测试表明,随着Ir(ppy)_3掺杂比例的提高,器件内由于陷阱载流子释放而产生的瞬时发光强度降低,这是由于Ir(ppy)_3具有一定的传导电荷作用,会减少器件中的陷阱载流子,这进一步说明了具有较深能级的Ir(piq)_3是限制载流子的主要能级陷阱。同时发现随反向偏压的增大,瞬态发光强度增大且发光衰减加速,这是因为位于深能级陷阱的载流子在高电压下被释放,重新复合发光,说明深能级陷阱的确限制住了大量载流子,而由于主体三线态激子具有较长的寿命,激子间相互作用产生的单线态激子在高反压下解离,从而引起三线态激子-极化子相互作用的加剧,导致发光衰减加速。在窄带隙聚合物材料PTB7与Ir(ppy)_3共掺杂器件实验中发现,随着PTB7掺杂浓度提高,陷阱浓度变大且器件效率降低,具有较深能级的PTB7成为了限制载流子的深能级陷阱。因此说明在双掺杂有机磷光电致发光器件中,深能级材料会成为限制载流子的能级陷阱,引起载流子大量堆积,从而导致三线态激子与极化子相互作用加剧,使器件的发光效率衰退。

有机光电材料载流子迁移率测量方法

有机光电材料大致可分为小分子或低聚物和聚合物两类。载流子迁移率是衡量有机光电材料导电性能的重要参数,直接关系到材料对电荷的传输能力。因此,测量材料的载流子迁移率是研究有机光电材料的基本工作之一。通过对几种不同测试方法的总结与分析,报道了几种载流子迁移率测试技术,并指出各种测试方法的应用原理及适用的测试范围,对采用合理的手段研究考察载流子在有机光电材料及器件中的传输特性及其对有机光电器件的性能影响有重要的意义。

红荧烯晶体薄膜的制备及应用研究进展

红荧烯具有导电性好、吸收系数高等优良的荧光特性和半导体特性,是目前报道的单晶迁移率最高的材料,在有机光电器件中有很好的发展前景,受到科研人员的广泛关注。目前国内外主要采用真空蒸镀方法和溶液加工方法制备红荧烯晶体薄膜,采用各种制备工艺来提高红荧烯薄膜质量。本文在系统介绍红荧烯晶体薄膜制备工艺研究进展的基础上,归纳总结了掺杂种类/聚合物浓度、后处理工艺/实验温度等对红荧烯晶体性能的影响,简要概述了红荧烯薄膜在有机光电子器件应用研究中所取得的研究成果,最后展望了基于红荧烯晶体薄膜的光电器件的发展趋势。

基于芳香性聚酰亚胺的光电功能材料及器件研究进展

聚酰亚胺是一类重要的高性能聚合物,具有优良的热性能、机械性能和电学性能.近年来,芳香性聚酰亚胺作为新型光电功能材料在有机太阳电池、场效应晶体管、电存储等有机光电器件中的应用价值日益凸显,引起研究者的广泛关注.本文根据芳香性聚酰亚胺的分子结构特点,从光电功能化方法和材料制备策略出发,全面归纳和总结了芳香性聚酰亚胺在光电子器件领域的研究进展,阐述了此类材料的分子结构设计与光电性质以及光电器件性能的内在关系,为今后开发新型高效芳香性聚酰亚胺光电功能材料和器件提供参考.

柔性链在调控有机半导体光电性能中的应用

过去一段时间里,用于光电器件的可溶液加工有机半导体材料已经取得了巨大的进步.寻找新的共轭骨架一直是改善器件性能的研究重点.相比之下,通常认为只有增溶作用的柔性链的发展一直没有引起足够的重视.本文希望通过总结近年来有关柔性链在调控有机半导体光电性能方面的研究进展,探讨柔性链的类型、长度、密度、取向以及节点等对材料光电性能的影响作用及规律,以期深刻理解柔性链在调控有机半导体光电性能中的作用,为进一步优化高性能有机半导体材料的分子结构设计提供参考和指导.

红荧烯晶体薄膜的研究进展

作为一种新型的p型有机半导体材料,红荧烯由于其出色的光电性能而显示出在有机光电器件中巨大的应用潜力,日益受到关注。首先介绍了红荧烯的性质,主要包括红荧烯的结构、构象、衍生物及晶系等。接着,分为初加工和后处理两个部分系统地说明了红荧烯薄膜的制备方法。之后,总结了改善红荧烯晶体薄膜质量的方法,主要是结晶度的提高和晶型的控制。随后,综述了红荧烯材料应用于有机薄膜晶体管方面的研究,简述其应用于有机太阳电池和有机发光二极管方面的研究。最后,指出红荧烯晶体薄膜研究面临的主要挑战,并对其未来研究方向进行了展望。

聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸阳极缓冲材料的改性研究

聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)是导电聚合物领域的明星分子,具备可见光透过率高、易低温溶液加工且廉价等优点,常作为标准阳极缓冲材料(ABM)广泛应用于叠层有机光电器件领域中。然而,随着半导体材料和器件结构的飞速发展,对ABM提出了更高要求,当前PEDOT:PSS的性质参数无法很好满足新一代有机光电器件的需要(如电导率较低、功函数较小、酸性较强和亲水性较强等),成为制约有机光电器件性能提升的重要瓶颈。改变导电聚合物的结构可有效优化其性质参数、大幅提升有机光电器件性能,备受关注。本文首先详细阐述PEDOT:PSS的结构特征(包括溶液和固体两种状态的结构特征),揭示PEDOT:PSS的结构与性质的关系,然后综述外加剂和新型掺杂剂(PSS替代物)改变PEDOT导电聚合物结构和性质的改性研究进展,最后展望PEDOT:PSS ABM领域的改性研究发展趋势。

非“三明治”结构的分子基光电器件

传统的分子材料光电器件如太阳能电池和有机发光二极管通常采用"三明治"型垂直结构.器件通常由透明底电极、薄膜活性层和顶接触电极构成.该结构优化了光与半导体的相互作用以及载流子的注入和收集,实际应用广泛.近些年,为了降低透明电极的使用成本以及更好地实现非薄膜形态纳米半导体材料的器件构筑,一些非"三明治"结构的有机光电器件也取得了很大进展:发展出了具有微米、纳米电极结构的光伏器件、光电导器件、光晶体管器件、纳米间隙电极器件等,拓展了分子基光电材料的应用研究,与传统夹心型二极管器件相互补充、相互完善.本文主要聚焦在各种非"三明治"结构有机光电器件的构筑与功能化,对有代表性的研究成果进行了总结与评述,并对其未来的发展进行了展望.

C—H键直接芳基化制备共轭功能材料及其器件应用

π-共轭光电聚合物及小分子,由于其成本低、质量轻、可溶液加工性以及结构与性能的丰富可调控性,已成为新一代光电功能器件重要的半导体材料.C—B/C—X及C—Sn/C—X键Suzuki及Stille偶联是有机半导体材料中sp2-C—C键最常用的构建策略.然而,传统的C—C键偶联需要对反应底物进行预官能团化,合成步骤繁琐,且伴随有毒副产物的生成.直接芳基化反应利用C—H/C—X键偶联构建sp2-C—C键,反应底物不涉及有机金属试剂,具有良好的原子及步骤经济性,在有机光电材料的高效合成及实际应用领域拥有巨大的潜力,因而成为人们关注的焦点.针对直接芳基化法制备有机共轭功能材料的器件应用研究进行了总结综述,分别就有机太阳能电池、场效应晶体管、染料敏化和钙钛矿电池、有机发光二极管及锂电池进行分类讨论,系统介绍了该领域的研究进展,并对今后发展进行了展望.

柔性金属膜封装器件的水汽阻隔性能研究

通过UV树脂和柔性金属薄膜将干燥片和透气绝缘的聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜封装在器件中,利用钙(Ca)膜电学测试方法测定封装结构的水汽透过率(WVTR),研究了该封装方法的水汽阻隔性能。实验结果表明,Ca膜蒸镀时的温度调控极大影响Ca膜均匀性和表面形貌,从而影响器件的水汽透过率检测结果。本文提出的柔性金属封装方法具有良好的水汽阻隔性能,其WVTR在封装90h后仍达到5×10-4 g/m^2/day以下,水汽主要从器件周围的UV树脂渗透,与传统薄膜封装的水汽渗透机制有很大不同。

光电高分子材料的研究进展

光电活性共轭高分子是高分子科学的前沿研究方向.共轭高分子光电材料的研究在中国引起了学术界的广泛兴趣,中国的学者们对推动此研究领域的发展做出了重要贡献,并在新的高性能光电共轭高分子的分子设计、新型及可控聚合、性能调控以及光电应用等方面取得了一系列重要的创新成果.本文总结和评述了中国学者在光电高分子领域的研究成果与最新进展,并展望了其未来的发展.