有机光电材料与器件

有机光电材料与器件

有机光电子学是由有机化学、物理学、信息电子科学和材料科学等诸多学科相互交叉而形成的一个新兴研究领域。特别是以有机电致发光器件(OLED)、有机光伏器件(OPV)和有机场效应晶体管(OTFT)为代表的有机光电功能材料和器件在新型平板显示、固体照明、高密度信息传输与存储、新能源和光化学利用等领域显现了广阔的应用前景,受到科学界和产业界的普遍关注。例如,OLED技术具有全固态、主动发光、色彩丰富、可实现柔性显示等诸多优点,被认为是最有发展前景的新型平板显示技术之一,且逐步在全球形成规模化生产。OPV和有机/无机杂化太阳能电池(如钙钛矿太阳能电池)技术因成本低、工艺简单、易于制成大面积器件等诸多优点被认为是很有发展潜力的可持续发展的绿色环保能源技术。目前其光电转换效率已趋近实用化要求。OTFT以其低成本、可在柔性基板上加工、可低温成膜、可大面积制备等优点,成为有机电子学的一个热点,其性能已经可与非晶硅相比。

然而,有机光电子学在材料、功效、寿命、彩色化、大尺寸、柔性化、封装和生产工艺等方面仍然存在一些亟待解决的问题。这些环节上存在的不足已相当程度地制约了有机光电功能材料与技术在产业化方向的发展。其中,OLED技术要实现大规模应用,不仅需要在材料、设计和制备工艺等方面进行改进,更需要对材料和器件结构进行创新,以提高功效、增加稳定性和降低成本。OPV与传统的无机半导体太阳能电池相比,在光电转换效率、太阳光谱响应范围、器件的稳定性等方面还有待于提高。OTFT的工作电压、场效应迁移率和器件稳定性等也需要进一步改善。另外,基于有机光电功能材料的单分子器件和单电子器件尚需进一步研究。这有赖于有机半导体材料科学和纳米电子学的交叉和融合。特别在机理研究方面,有机半导体电子学的研究仍在发展中,有关有机半导体材料的电传导特性以及器件的光电转换机理等仍然处于探索阶段,还存在着大量的经典无机半导体模型不能解决的问题。

本研究方向将以“材料设计合成-高性能器件制备-器件物理研究-技术推广应用”为研发链条,加强高效有机光电功能材料、新型器件结构、器件稳定性、以及批量生产工艺等关键技术的研究,为科研成果的产业化做好前期准备。

1. 器件和工艺研究

OLED技术主要集中在面向照明和背光源的白光OLED;面向显示应用的大尺寸面板技术、微型显示技术、彩色化技术、以及软屏OLED技术的开发;OPV和有机/无机杂化太阳能电池技术主要集中在改善太阳能电池性能,降低制造成本;OTFT技术主要集中在提高场效应迁移率和开关电流比率。

 2. 机理研究

探索有机半导体材料的电子结构及电传导的特点和规律,阐明有机光电子器件中光电转换、载流子传输、能量传递和化学转换的机制和基本规律,深入了解器件界面的物理和化学特性,为合成新的有机半导体材料以及研制新型的有机光电子器件提供依据。

 3. 薄膜封装技术

封装技术是制备柔性有机光电器件最重要环节之一。水汽和氧气与有机材料的化学反应是有机光电器件的退化机理之一,因此柔性有机光电器件需要有一套完善的封装技术,以减少或阻止水汽和氧气的渗透。我们将深入研究高疏水性及高柔韧性的有机材料、以及低透水性的无机材料,将其制备成有机/无机多层薄膜结构,从而满足柔性有机光电器件的封装要求。


责任编辑:向丹婷


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