小分子光电功能材料与器件-2014VIP免费

有机小分子光电功能材料与器件苏仕健mssjsu@scut.edu.cn华南理工大学高分子光电材料与器件研究所主要内容有机电子学概论有机电致发光材料与器件有机太阳能电池材料与器件有机场效应晶体管材料与器件有机电子的历史1950196019701980199020001959有机感光体1954有机半导体发现1973CT络合物1979有机超导1987OrganicLight-EmittingDiode1977导电性高分子1990PolymerLight-EmittingDiodeShirakawa,Heeger,MacDiarmid2000年诺贝尔化学奖1974分子器件1984扫描隧道显微镜发明实用化导电高分子高分子和小分子单论导电率，已同金属没有差别感光体和OLED的实用化近年纳米技术展开1964「有機半導体」井口洋夫著（槇書店）井口洋夫1927.2.3-2014.3.20有机材料和硅的比较结晶构造有机材料硅构成单位分子原子化学键共价键(分子内)、范得华力(分子间)共价键结合能C-C:87.8kcal/mol;C=C:172kcal/mol;π-π:2-3kcal/molSi-Si:106.7kcal/mol熔点150~450度1413度密度1gcm-3前后2.33gcm-3介电常数3~411.7能带隙1.5~4eV1.1迁移率非晶膜:10-6~10-3cm2/Vs结晶膜:10-5~1cm2/Vs单晶:~10cm2/Vs电子:1350cm2/Vs空穴:480cm2/Vs导电率非掺杂:10-12~10-6S/cm掺杂:~103S/cm非掺杂:2.3×10-5S/cm掺杂:~102S/cm由分子构成，分子间力弱强度较低，耐热性、稳定性较差迁移率较低依存于分子取向排列的各向异性有机电子的优势廉价的制造工艺非结晶膜也可；易制作；平面器件可能。丝网印刷、喷墨印刷等制作技术柔性常说的塑料，轻量，有弹性。纸状显示屏材料的多样性通过分子设计，材料选择的无限可能。蓝色、紫色发光材料；高次构造控制与此对应，硅器件：制造需消耗大量的电能；仅能使用硅，非发光，不能控制吸收；固态结晶，坚硬，但易碎。聚酰亚胺基板上制作的高分子回路电子器件系统设备元器件材料性能大小，重量，易操作性性价比元器件性能小型化，低耗能易制作高纯度、低缺陷低成本制造高耐久性材料探索新功能材料结晶半导体费米能级调控pn接合晶体管逻辑电路计算机有机感光体光带电电荷电荷输送层电荷发生层电极基板光照下生成载流子PDATiOPc采用浸渍法制造，成本低；高载流子发生性能，良好的感度；不使用硒，环境友好；取代无机材料感光体成为主流，有机半导体材料商品化的第一个实例。有机电致发光GlassITODiamineAlq3Mg:AgC.W.Tang,et.al.,Appl.Phys.Lett.1987,51,913.阴极发光层空穴传输层透明阳极玻璃衬底发光简单的制造工艺即可实现面发光器件，可应用于平板显示器；可在柔性基板上制作；低电压驱动，高亮度，高效率；通过分子构造的设计，可任意设计发光色。有机太阳能电池H2PcIm-PTC太阳光AlP型层n型层ITO透明阳极C.W.Tang,Appl.Phys.Lett.1986,48,183.低成本制作大面积器件；通过分子设计，可调整吸收波长以与太阳光的光谱匹配；柔性和半透明太阳电池的可能性。有机薄膜晶体管CuPcC60有机薄膜SiO2SiGate电极Source电极Drain电极Pentacene可以采用喷墨打印等方式制备，成本低；可以制备在柔性基板上。研究的视点器件构造共平面型(Coplanar)与积层型(Sandwich)单层与积层基板材质：玻璃、塑料等表面处理：浸润性、平坦性热传导性有机膜的成膜成膜方法：蒸镀，旋转涂膜等膜厚：驱动电压、产率薄膜构造：无定型或结晶取向性：pp重叠，与基板相互作用热稳定性：玻璃化转换温度，耐久性电极金属种类：功函数、注入障碍稳定性：功函数透过率有机/金属界面肖特基或欧姆注入电荷注入效率界面相互作用、界面顺位有机膜材料小分子或高分子HOMO&LUMO：注入特性、阻挡性载流子迁移率半导体类型(p或n)、费米能级光学特性：发光、吸收光谱、荧光量子效率光化学与光物理基础-基态与激发态基态：分子的稳定态，即能量的最低状态，当一个分子中所有电子的排布完全遵从构造原理时，也就是：1.能量最低原理——电子在分子中排布时总是先占据那些能量较低的轨道；2.Pauli不相容原理——电子排布时，每一个轨道最多只能容纳两个电子；3.Hund规则——在每个轨道上运动的电子，自旋应该是相反的。称分子...