有機(jī)光電材料與器件

有機(jī)光電材料與器件

張小文，張堅(jiān)*桂林電子科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，廣西信息材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)廣西桂林*jianzhang@2015.06.27

本課程是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，主要講授：有機(jī)光電材料的物理特性、主要有機(jī)光電元器件以及相關(guān)的應(yīng)用介紹。掌握：有機(jī)光電材料的基礎(chǔ)知識(shí)與應(yīng)用，常用有機(jī)光電器件的工作原理。有機(jī)光電材料的研究范圍和發(fā)展動(dòng)態(tài)；有機(jī)光電信息技術(shù)物理基礎(chǔ)；有機(jī)電--光信息轉(zhuǎn)換材料與器件；有機(jī)光--電信息轉(zhuǎn)換材料與器件；有機(jī)光電信息技術(shù)應(yīng)用；課程性質(zhì)與主要內(nèi)容目錄緒論有機(jī)光電材料與器件研究團(tuán)隊(duì)與研究進(jìn)展總結(jié)

光電材料：指用于制造各種光電器件（主要包括各種主、被動(dòng)光電傳感器、光信息處理、信息存儲(chǔ)和光通信等器件）的材料。光電材料：具有信息產(chǎn)生、傳輸、轉(zhuǎn)換、檢測(cè)、存儲(chǔ)、調(diào)制、處理和顯示等功能。光電材料：主要包括紅外材料、激光材料、光纖材料、非線性光學(xué)材料等。光電材料不僅是現(xiàn)代信息社會(huì)的支柱，也是信息技術(shù)革命的先導(dǎo)。光電材料的研究是當(dāng)代科學(xué)的前沿，具有多學(xué)科交叉的特點(diǎn)，是一個(gè)極富創(chuàng)新和挑戰(zhàn)的領(lǐng)域?；靖拍罟怆姴牧希汗怆姰a(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和先導(dǎo)

光電材料主要包括：半導(dǎo)體光電材料：Si,GaAs,InP,GaN,…有機(jī)半導(dǎo)體光電材料；無(wú)機(jī)晶體和石英玻璃；……廣泛用于光通信網(wǎng)絡(luò)、光電顯示、光電存儲(chǔ)、光電轉(zhuǎn)換和光電探測(cè)等領(lǐng)域。5光電材料vs

半導(dǎo)體材料光電材料光電材料→光電器件光電器件主要應(yīng)用領(lǐng)域：光電顯示

光通信光存儲(chǔ)光電傳感系統(tǒng)光電器件和光電產(chǎn)業(yè)由光電材料制成的光電器件和產(chǎn)品正逐漸應(yīng)用于信息產(chǎn)業(yè)的每一個(gè)重要環(huán)節(jié)，從信息的獲取、處理、傳輸?shù)叫畔⒌拇鎯?chǔ)和顯示，信息產(chǎn)業(yè)對(duì)信息相關(guān)產(chǎn)品的高速、大容量、高清晰、超薄和超輕的不斷要求，推動(dòng)光電產(chǎn)業(yè)的持續(xù)高速發(fā)展，光電新產(chǎn)品和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。光電顯示領(lǐng)域

在光電顯示領(lǐng)域，以液晶顯示(LCD)為主流的平面顯示器件產(chǎn)品占據(jù)主要顯示市場(chǎng)，已滲透到顯示器件的每一個(gè)領(lǐng)域。

GaN基藍(lán)光發(fā)光二極管（LED）的研制成功和商用器件的面世，為L(zhǎng)ED產(chǎn)品的全彩顯示和白光照明提供了可能，并在世界范圍內(nèi)掀起了一場(chǎng)藍(lán)光熱。光電器件和光電產(chǎn)業(yè)-典型實(shí)例1半導(dǎo)體激光器與光存儲(chǔ)

半導(dǎo)體激光器的成功開發(fā)，使CD-ROM、VCD和DVD為代表的數(shù)字光盤成為當(dāng)今多媒體信息時(shí)代不可缺少的存儲(chǔ)技術(shù)之一，已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、數(shù)字家電、廣播電視、車載導(dǎo)航和電子出版等領(lǐng)域。光電器件和光電產(chǎn)業(yè)-典型實(shí)例2光電材料與器件基礎(chǔ)能帶理論解釋固體的導(dǎo)電本質(zhì)：滿帶不導(dǎo)電，不滿帶才導(dǎo)電11

本征半導(dǎo)體是指純凈的半導(dǎo)體。本征半導(dǎo)體EcEv半導(dǎo)體禁帶寬度Eg=Ec-Ev，其中Ec和Ev分別為導(dǎo)帶(conductionband)底和價(jià)帶(valanceband)頂對(duì)應(yīng)的能量本征載流子濃度光電材料與器件基礎(chǔ)12雜質(zhì)半導(dǎo)體1．n型半導(dǎo)體2．p型半導(dǎo)體空穴硼原子＋4＋4＋4＋4＋3＋4＋4＋4＋4磷原子自由電子＋4＋4＋4＋4＋5＋4＋4＋4＋4EVLEVECEFWsEgEVLEVECEFWsEgEVL:真空能級(jí)EF:費(fèi)米能級(jí)EC:導(dǎo)帶EV:價(jià)帶Eg:禁帶寬度bandgapWs:功函workfunction:電子親和能，真空的自由電子能級(jí)與導(dǎo)帶底能級(jí)之間的能量差I(lǐng):電子電離勢(shì)，電子從半導(dǎo)體價(jià)帶逸出所需的最小能量光電材料與器件基礎(chǔ)13p-n結(jié)p區(qū)n區(qū)p區(qū)n區(qū)空間電荷區(qū)內(nèi)電場(chǎng)光電材料與器件基礎(chǔ)14VJ0+_q(VD-V)qVD非平衡載流子的電注入pnp'n'pn

p-n結(jié)具有單向?qū)щ娦?，在電路中可以起到整流作用?/p>

當(dāng)p-n結(jié)正向連接時(shí)，外電場(chǎng)方向與p-n結(jié)中的電場(chǎng)方向相反，結(jié)中電場(chǎng)減弱，勢(shì)壘降低，擴(kuò)散增強(qiáng)，形成正向電流。+_qVDq(VD＋V)少數(shù)載流子的抽取或吸出p'n'pnpn

當(dāng)p-n結(jié)反向連接時(shí)，外電場(chǎng)方向與p-n結(jié)中的電場(chǎng)方向相同，結(jié)中電場(chǎng)增強(qiáng)，勢(shì)壘升高，少數(shù)載流子在電場(chǎng)作用下移動(dòng)形成反向電流。p-n結(jié)的正向?qū)ㄌ匦耘c反向截止特性光電材料與器件基礎(chǔ)15金屬-半導(dǎo)體接觸（肖特基結(jié)）肖特基結(jié)歐姆接觸金屬n型半導(dǎo)體n型p型M>S肖特基結(jié)歐姆接觸M<S歐姆接觸肖特基結(jié)光電材料與器件基礎(chǔ)目錄緒論有機(jī)光電材料與器件研究團(tuán)隊(duì)與研究進(jìn)展總結(jié)塑

料電子學(xué)聚乙烯聚氯乙烯聚丙烯聚苯乙烯酚醛樹脂環(huán)氧樹脂有機(jī)玻璃……硅鍺砷化鎵氮化鎵磷化銦碲化鎘……絕緣體半導(dǎo)體？塑料電子學(xué)纖維、橡膠、塑料導(dǎo)電高分子艾倫-J-黑格AlanJ.Heeger艾倫-G-馬克迪爾米德AlanG.MacDiarmid白川英樹HidekiShirakawa2000NobelPrizeinchemistry2000年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)"forthediscoveryanddevelopmentofconductivepolymers“典型導(dǎo)電高分子材料半導(dǎo)體10－1010－610－2102106金屬絕緣體S/

cm反式聚乙炔聚噻酚順式聚乙炔聚吡咯金、銀、銅反式聚乙炔聚噻酚順式聚乙炔聚吡咯摻雜聚乙炔聚苯撐聚吡咯聚噻酚聚苯胺聚苯硫醚有機(jī)光電材料(OrganicConjugatedMaterials)有機(jī)半導(dǎo)體(材料)PTCDIPentaceneCuPcMEH-PPVP3HTPTB7有機(jī)光電材料與器件的特點(diǎn)rapid,highvolumereel-to-reelprocessinglargeareacoveragelowtemp.,solutionbasedtechniqueMechanicallyflexibleOrganicElectronics

sensorsOLEDsOrganiclasersPhotodectorsOrganicTFTsSolarcellsDetectorsAnti-staticcoatingRechargeableBatteryOrganicMemory有機(jī)電子學(xué)(OrganicElectronics)主要研究?jī)?nèi)容：有機(jī)小分子和聚合物材料中的電子狀態(tài)、電荷傳輸特性、光電轉(zhuǎn)換過(guò)程和光電轉(zhuǎn)換規(guī)律等三類有機(jī)光電器件：發(fā)光層Alq3陰極電子傳輸層PBD空穴傳輸層TPD

-----+++++有機(jī)發(fā)光二極管

三（8-羥基喹啉）鋁Alq3柵極絕緣層Pentacene/P3HT源極漏極有機(jī)薄膜晶體管

GlassITOP3HT/PCBMAlPEDOT:PSSCa有機(jī)太陽(yáng)能電池

有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)透明電極有機(jī)半導(dǎo)體電極OEL的原始發(fā)明：有機(jī)小分子(OLED)1987，美國(guó)Kodak公司，Alq3有機(jī)高分子(PLED)1990，英國(guó)劍橋大學(xué)，PPV特點(diǎn)：高亮度、主動(dòng)發(fā)光、大視角、響應(yīng)速度快和可柔性化。有機(jī)發(fā)光顯示器(OLEDs)三星50mm厚OLED屏三星彎曲屏手機(jī)LG77”4K超高清彎曲屏電視器件的結(jié)構(gòu)（1）單層結(jié)構(gòu)

在器件的正極和負(fù)極間，制作有一種或多種物質(zhì)組成的發(fā)光層。單層器件的發(fā)光層厚度通常在100nm。優(yōu)點(diǎn)：制備方法簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：A.復(fù)合發(fā)光區(qū)靠近金屬電極而靠近金屬電極處缺陷多，非輻射復(fù)合幾率大，而且該處的高電場(chǎng)容易產(chǎn)生發(fā)光淬滅；

B.由于兩種載流子注入不平衡，載流子的復(fù)合幾率比較低，因而影響器件的發(fā)光效率。單層EL器件結(jié)構(gòu)圖（2）雙層器件結(jié)構(gòu)柯達(dá)公司首先提出了雙層有機(jī)膜結(jié)構(gòu)，有效地解決電子和空穴的復(fù)合區(qū)遠(yuǎn)離電極和平衡載流子注入速率問題，使有機(jī)EL的研究進(jìn)入了一個(gè)新階段。他們的器件結(jié)構(gòu)也叫DL-A型雙層結(jié)構(gòu)。主要特點(diǎn):

發(fā)光層材料具有電子傳輸性，需要加入一層空穴傳輸材料去調(diào)節(jié)空穴和電子注入到發(fā)光層的速率，這層空穴傳輸材料還起著阻擋電子的作用，使注入的電子和空穴在發(fā)光層處發(fā)生復(fù)合。DL-A型雙層EL器件結(jié)構(gòu)圖二、有機(jī)/聚合物電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)DL-B型雙層EL器件結(jié)構(gòu)圖

如果發(fā)光層材料具有空穴傳輸性質(zhì)，就需要使用DL-B型雙層結(jié)構(gòu)，即需要加入電子傳輸層以調(diào)節(jié)載流子的注入速率，使注入的電子和空穴是在發(fā)光層處復(fù)合。二、有機(jī)/聚合物電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)三層EL器件結(jié)構(gòu)圖（3）三層器件結(jié)構(gòu)由空穴傳輸層（HTL）、電子傳輸層（ETL）和將電能轉(zhuǎn)化成光能的發(fā)光層組成。HTL負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)空穴的注入速度和注入量,ETL負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)電子的注入速度和注入量。優(yōu)點(diǎn):使三層功能層各行其職，對(duì)于選擇材料和優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)性能十分方便，是目前有機(jī)EL器件中最常采用的器件結(jié)構(gòu)之一。

二、有機(jī)/聚合物電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)多層EL器件結(jié)構(gòu)圖（4）多層器件結(jié)構(gòu)可提高OLED的發(fā)光亮度和發(fā)光效率。主要形式：A.在兩電極內(nèi)側(cè)加緩沖層，以增加電子和空穴的注入量；B.為提高器件的發(fā)光效率，使用了空穴阻擋層HBL。二、有機(jī)/聚合物電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)三、OLED的工作原理

空穴傳輸

光子釋放電子傳輸透明陰極金屬陽(yáng)極空穴注入電子注入電子和空穴分別從陰極和陽(yáng)極注入電子和空穴的傳輸電子和空穴相遇復(fù)合釋放出能量發(fā)光材料吸收能量后釋放出光子（發(fā)光）陰極 （ITO）電子傳輸層（ETL）有機(jī)發(fā)光層（ELL）空穴傳輸層（HTL）陽(yáng)極 (金屬）

發(fā)光電源復(fù)合三、OLED的工作原理熒光和磷光材料

熒光：?jiǎn)尉€態(tài)；磷光：三線態(tài)

單線態(tài)－單線態(tài)“重原子效應(yīng)”三線態(tài)－單線態(tài)（3）激子復(fù)合和輻射發(fā)光四、OLED制作材料包括：

空穴傳輸材料、電子傳輸材料、發(fā)光材料。（1）空穴傳輸材料應(yīng)滿足的要求

?

具有良好的空穴傳輸特性，即空穴遷移率高；

?具有較低的電子親和能，有利于空穴注入；

?激發(fā)能量高于發(fā)光層的激發(fā)能量；

?不能與發(fā)光層形成激基復(fù)合物；

?具有良好的成膜性和較高的玻璃化溫度，熱穩(wěn)定性好，可以用真空蒸發(fā)法形成致密的薄膜，不易結(jié)晶。

常用的空穴傳輸材料分子結(jié)構(gòu)TPD是最早應(yīng)用的空穴材料之一，但由于其熱穩(wěn)定性較差（Tg=65°C），導(dǎo)致器件的穩(wěn)定性較差，壽命較短。為提高熱穩(wěn)定性，將TPD分子中的甲苯基換成萘基得到了NPD，NPD的熱穩(wěn)定性有了很大提高（Tg=96°C），空穴遷移率也有所提高，是目前應(yīng)用最廣的有機(jī)小分子空穴傳輸材料。星型三芳胺空穴傳輸材料具有很高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，并能形成高質(zhì)量的無(wú)定型膜，是比較理想的空穴傳輸材料。四、OLED制作材料（2）電子傳輸材料應(yīng)滿足的要求

?

具有良好的電子傳輸特性，即電子遷移率高；

?具有較高的電子親和能，易于由陰極注入電子；

?相對(duì)較高的電離能，有利于阻擋空穴；

?不能與發(fā)光層形成激基復(fù)合物；

?成膜性和熱穩(wěn)定性良好，不易結(jié)晶。四、OLED制作材料（3）發(fā)光材料應(yīng)滿足的要求

?

具有高效率的熒光量子效率；

?具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，不與電極和載流子傳輸材料發(fā)生反應(yīng)；

?易形成致密的非晶態(tài)膜，不易結(jié)晶；

?具有適當(dāng)?shù)陌l(fā)光波長(zhǎng)；

?具有一定的載流子傳輸能力。發(fā)光材料按分子結(jié)構(gòu)特性分為有機(jī)小分子熒光材料和有機(jī)金屬配合物材料，前者種類最多，典型的小分子熒光有機(jī)電致發(fā)光材料如DCM發(fā)紅光，香豆素C540發(fā)綠光。四、OLED制作材料

另外，還有摻雜用小分子熒光材料如Rubrene。

有機(jī)配合物是最早使用的有機(jī)電致發(fā)光材料，具有優(yōu)良的載流子傳輸特性和成膜性能，典型的有8-羥基喹啉鋁（Alq3）及鈹?shù)慕j(luò)合物Bebq2。四、OLED制作材料（4）聚合物發(fā)光材料1990年，劍橋大學(xué)的J.A.Burroughes等人首次報(bào)道了用聚合物薄膜制備的電致發(fā)光材料研究。聚合物發(fā)光材料的特性:

?

當(dāng)短波光照射時(shí)，在390nm～780nm的可見光范圍內(nèi)，聚合物粉末或溶液具有高效率的熒光；

?具有較高的導(dǎo)電率，呈現(xiàn)良好的半導(dǎo)體特性；

?具有良好的成膜特性，在幾百甚至幾十納米的薄膜內(nèi)基本無(wú)針孔；

?穩(wěn)定性強(qiáng)，一般都具有良好的機(jī)械加工性能。

四、OLED制作材料共軛聚合物用于電致發(fā)光的優(yōu)點(diǎn):

?

可通過(guò)旋涂的方法制成大面積薄膜;

?可以通過(guò)化學(xué)結(jié)構(gòu)的改變或修飾來(lái)調(diào)節(jié)共軛聚合物的電子結(jié)構(gòu)、發(fā)光顏色;

?雖然聚合物的導(dǎo)電率很低,但是發(fā)光層的厚度很薄(10nm～100nm),所以在很低的外電壓下,加在聚合物薄膜上的電場(chǎng)強(qiáng)度也足以產(chǎn)生使器件發(fā)光所要求的電流密度。缺點(diǎn)：穩(wěn)定性不夠；壽命不長(zhǎng)；發(fā)光效率低；成膜技術(shù)不成熟。四、OLED制作材料五、OLED的工作特性（1）分別制備紅、綠、藍(lán)三原色的發(fā)光中心，然后調(diào)節(jié)三種顏色不同程度的組合，產(chǎn)生彩色。（2）首先制備發(fā)白光的器件，然后通過(guò)彩色濾光膜得到三原色，重新組合三原色從而實(shí)現(xiàn)彩色顯示。OLED實(shí)現(xiàn)彩色顯示的方法：CF白光OLEDRGBRGB發(fā)光層

R

G

B（3）

首先制備發(fā)藍(lán)光的器件，然后通過(guò)藍(lán)光激發(fā)其它層材料分別得到紅光和綠光，從而進(jìn)一步得到彩色顯示。（4）

首先制備發(fā)白光或近于白光的器件，然后通過(guò)微腔共振結(jié)構(gòu)的調(diào)諧，得到不同波長(zhǎng)的單色光，然后再獲得彩色顯示。(655nm)

(470nm)

（5）采用堆疊結(jié)構(gòu)，將采用透明電極的紅、綠、藍(lán)發(fā)光器件縱向堆疊，從而實(shí)現(xiàn)彩色顯示。五、OLED的工作特性有機(jī)發(fā)光二極管Organiclightemittingdiode(OLED)有機(jī)薄膜晶體管Organicthinfilmtransistor(OTFT)有機(jī)太陽(yáng)能電池Organicphotovoltaiccell(OPV)Organicsolarcell(OSC)有機(jī)薄膜晶體管應(yīng)用領(lǐng)域FlexibleTFTarraysenablingtechnologiesforawholerangeofapplications有機(jī)薄膜晶體管應(yīng)用舉例AIDVGVD半導(dǎo)體層絕緣層?xùn)艠O源極漏極

――――――－空穴載流子累積型有機(jī)薄膜晶體管smallVcauseslarge

I

change

Variableresistor

switch

amplifier有機(jī)薄膜晶體管(OTFTs)基本邏輯元件主要指標(biāo)：載流子遷移率，m開關(guān)電流比，Ion/Ioff閾值電壓，VT

塑基電子學(xué)的科學(xué)和技術(shù)基礎(chǔ)有機(jī)薄膜晶體管器件構(gòu)型半導(dǎo)體層有機(jī)晶體管關(guān)鍵材料絕緣層電極OrganicS.C.Smallmolecules(ex:pentacene,oligothiphene)Conjugatedpolymers(ex:P3HT,F8T2)OrganicDielectric(ex:Polyimide,PMMA,PVP)InorganicS.C.(ex:SiO2,TiO2,Al2O3)Metal(ex:Au,Ca)ConjugatedPolymer(ex:PEDOT:PSS)AccChemRes2001,34,359

HeterocyclicOligomers

LinearFusedRings

TwodimensionalFusedRings

PolymericSemiconductors有機(jī)半導(dǎo)體材料Surfacestatesoninorganicoxidesareparticularproblemleadingtointerfacetrappingandhysteresis,alsoimpactsthesemiconductormorphologyLargenumberofsurfacetreatmentstudies!無(wú)機(jī)絕緣材料絕緣材料有機(jī)絕緣材料Organicdielectricsoffersthefreedomtobuildbothtopandbottomgatedevicesmoreeasilybytheuseofsolutioncoatingtechniqueandprinting絕緣材料有機(jī)發(fā)光二極管Organiclightemittingdiode(OLED)有機(jī)薄膜晶體管Organicthinfilmtransistor(OTFT)有機(jī)太陽(yáng)能電池Organicphotovoltaiccell(OPV)Organicsolarcell(OSC)單晶硅太陽(yáng)能電池陽(yáng)極p型硅n型硅陰極激子pn結(jié)太陽(yáng)能電池：太陽(yáng)能光伏技術(shù)（Photovoltaic）是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電力的技術(shù)第一代太陽(yáng)能電池：?jiǎn)尉Ч瑁憾嗑Ч瑁?006年各種電池技術(shù)市場(chǎng)份額第一代多晶硅46.50%第一代單晶硅43.40%第二代銅銦硒0.20%碲化鎘2.70%非晶硅4.70%多晶硅薄膜2.60%第二代太陽(yáng)能電池：1.硅薄膜電池：原料需求低2.銅銦硒電池（CIS/CIGS）：穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)換效率較優(yōu)，制程復(fù)雜

3.碲化鎘電池（CdTe）：模塊化生產(chǎn)容易，鎘污染問題由于工藝復(fù)雜，效率較低(10%左右)，光伏系統(tǒng)的價(jià)格與第一代太陽(yáng)能電池相差不大。玻璃基片非晶硅電池第三代太陽(yáng)能電池：高效率、低成本20406080100Efficiency(%)Cost(US$/m2)100500400300200US$3.50/WUS$1.00/WUS$0.50/WUS$0.20/WUS$0.10/W123Thermodynamiclimit全光譜太陽(yáng)能電池太陽(yáng)能聚光器納米太陽(yáng)能電池染料敏化太陽(yáng)能電池

有機(jī)太陽(yáng)能電池有機(jī)太陽(yáng)能電池有機(jī)太陽(yáng)能電池

可穿戴電子產(chǎn)品光伏建筑一體化太陽(yáng)能飛艇電池壽命3-7年

半透明金屬電極層（或ITO）有機(jī)層金屬電極層光照單層太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)圖Glass單層太陽(yáng)電池原理圖Ф:workfunction,χ:electronaffinity,IP:ionisationpotential,Eg:opticalbandgap.有機(jī)太陽(yáng)能電池分類1.單層太陽(yáng)能電池（肖特基型）

此種結(jié)構(gòu)在1986年，由柯達(dá)公司的C.W.Tang首先提出提出(ITO/CuPc/PV/Ag)，其電池轉(zhuǎn)換效率約為1%。陰極ADGlass陽(yáng)極光照雙層太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)圖D：給體A：受體雙層太陽(yáng)電池原理圖有機(jī)太陽(yáng)能電池分類2.雙層太陽(yáng)能電池陰極D＋AGlass陽(yáng)極光照體摻雜太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)圖體摻雜太陽(yáng)電池原理圖有機(jī)太陽(yáng)能電池分類3.體摻雜型太陽(yáng)能電池給體材料受體材料PC70BM有機(jī)太陽(yáng)能電池分類3.體摻雜型太陽(yáng)能電池常用材料給體材料受體材料---Appl.Phys.Lett.

1986,48,183+有機(jī)小分子聚合物富勒烯衍生物非富勒烯衍生物有機(jī)太陽(yáng)能電池材料Voc=0.7538VJsc=17.46mA/cm2FF=69.99%PCE=9.214%---NaturePhotonics,2012,6,591---J.Am.Chem.Soc,2013,135,8484

有機(jī)太陽(yáng)能電池給體材料聚合物有機(jī)小分子有機(jī)太陽(yáng)能電池受體材料---Science1992,258,1474---Science2007,317,222PC61BMPC71BM---1.5%,J.Am.Chem.Soc.

2007,129,7246---1.7%,Science,2002,295,2425CdSenanorods---4.0%,Adv.Mater.,2013,25,5791富勒烯聚合物納米材料目錄緒論-光電材料與器件有機(jī)光電材料與器件研究團(tuán)隊(duì)與研究進(jìn)展總結(jié)

張堅(jiān)博士，教授

桂林電子科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院

2014年廣西自治區(qū)八桂學(xué)者 2012年遼寧省十百千人才工程入選者2011年遼寧省百千萬(wàn)人才工程入選者2011年中國(guó)百篇最具影響國(guó)際學(xué)術(shù)論文2010年中國(guó)科學(xué)院“百人計(jì)劃”擇優(yōu)支持2004年洪堡學(xué)者，德國(guó)洪堡基金團(tuán)隊(duì)介紹SCI被引用>800次，其中單篇最高>100次從事高性能有機(jī)光電材料、有機(jī)薄膜晶體管與有機(jī)太陽(yáng)能電池的研究。主持國(guó)家級(jí)與省部級(jí)項(xiàng)目

8項(xiàng)，經(jīng)費(fèi)1000多萬(wàn)元；發(fā)表學(xué)術(shù)論文50篇，全部SCI收錄，成果申請(qǐng)國(guó)內(nèi)外發(fā)明專利18件。學(xué)術(shù)論文包括：Adv.Mater.3

篇J.Am.Chem.Soc.1

篇Chem.Comm.

1

篇Sol.EnergyMater.Sol.C.4

篇Appl.Phys.Lett.6

篇Org.Electron.4篇2011年中國(guó)百篇最具影響國(guó)際學(xué)術(shù)論文1篇團(tuán)隊(duì)介紹團(tuán)隊(duì)簡(jiǎn)介張小文副教授上海大學(xué)博士薛小剛副教授中科院博士熊健副教授中南大學(xué)博士蔡平副教授華南理工博士馬傳國(guó)教授中山大學(xué)博士典型工作1：有機(jī)光電材料多晶薄膜研究發(fā)展出一種多晶薄膜晶界密度的定量表征方法，揭示了薄膜生長(zhǎng)初期晶界的演變。0.10(V)2mm橫向剪切力晶體晶界：

薄膜遷移率GB：晶界遷移率500nm碳60500nm并五苯70Zhang*,et.alAdv.Mater.2008,20,3254;Appl.Phys.Lett.2007,90,193117.首次制備出有機(jī)半導(dǎo)體多晶納米柱陣列。難點(diǎn)：晶界的定量表征與演變；薄膜納米形貌結(jié)構(gòu)控制典型工作2：有機(jī)薄膜晶體管發(fā)明夾心型構(gòu)型，采用兩種分子的層狀復(fù)合解決了電極/半導(dǎo)體界面問題，獲得了高遷移率的性能。

遷移率提高一個(gè)量級(jí)

當(dāng)時(shí)酞菁薄膜遷移率最高紀(jì)錄夾心型構(gòu)型71Zhang,etal,Adv.Mater.2005,17,1191;Appl.Phys.Lett.2004,84,142.美國(guó)發(fā)明專利：6,806,492；6,914,258有機(jī)薄膜晶體管難點(diǎn)：

金屬/有機(jī)半導(dǎo)體界面如何實(shí)現(xiàn)高效載流子注入與導(dǎo)出半導(dǎo)體1介質(zhì)層襯底柵極半導(dǎo)體2源電極漏電極研究平臺(tái)建設(shè)功函數(shù)(eV)

高功函數(shù)氧化石墨烯實(shí)現(xiàn)陽(yáng)極界面能級(jí)調(diào)控，將有機(jī)太陽(yáng)電池效率提高15-30%。73氧化石墨烯

高穩(wěn)定性，環(huán)境友好，價(jià)格便宜水相問題：界面能級(jí)不匹配