1. 引言
有机硼化学位移在发光材料上去的巨大进展，是因为强发光性和高的载流子迁移率。硼桥分子的结构是π共轭，而且易修饰，设计出一些不错的分子，并广泛应用在有机光电方面，如有机发光二极管[1-2]、有机场效应晶体管[3-5]、光敏材料[6-12]、成像材料[13]、传感器[14-19]。有机硼分子中，螯合配体的富π电子与硼部分的空p轨道结合，形成电子离域和刚性π共轭结构，这种环状结构不仅含有π共轭结构加强光发射，而且通过降低最低电子未占据轨道LUMO能级，从而改变电子态，增加电子亲和性。配体类型和取代基性质会影响到螯合物间π→π*的电子转移和激发过程时取代基到螯合基团的电子转移，对配体和硼中心的光物理和电学性质都有很大影响。在过去十年里，研究了许多硼配合物，如8-羟基喹啉化合物和2-吡啶苯化合物及其衍生物，它们的荧光效率高且范围宽，从深蓝色到近红色。有些有机硼化合物已经很好的作为有机光电材料的发光材料和电子转移材料。
在这篇综述中，我们主要介绍可用于有机光电材料的有机硼分子设计和性能研究，根据配体的不同将硼配合物分成几部分进行综述，并对该领域的发展前景进行了展望。本文给出有机硼化学物分子设计和有机光电材料应用的最基本观点，有机硼的分子结构和光电性质有待于进一步研究。
2. 有机光电器件
有机光电学领域主要涉及有机材料的电子结构、能量传递、电子转化、光电转化机理及相关器件的制备，是化学、材料和电子学科的高度交叉的研究方向[6-7]。目前，人们基于有机光电学原理制备了多种光电器件，其中有机半导体在有机发光二极管（organic light-emitting diodes, OLEDs）、有机场效应晶体管（organic field-effect transistors, OFET）、有机太阳能电池（organic solar cells,OSCs）等均展现了诱人的应用前景(如图1)。
图1.有机光电器件及应用：（a,b）有机发光二极管（c,d）有机场效应晶体管（e,f）有机太阳能电池
Fig.1 Applications of organic optoelectronic devices: （a,b）OLED（c,d）OFET（e,f）OPVC
1.1 有机场效应晶体管（OFETs）
自上1986年Tsumura, A.等人首次报导聚噻吩具有场效应性能以来[8]，OFET 相关的功能材料开发、器件制备工艺优化和多功能应用研究引起了国际知名科研院所的广泛关注。经过几十年的发展，OFET 的性能指标有了很大的突破，初步满足了在电子纸、传感器、射频标签、有源平板显示器的驱动等领域的应用需求[9-21]，相关研究逐渐成为学术界和工业界研究的前沿与热点方向，具有光明的前景[22-23]。
有机场效应晶体管是以有机化合物为半导体材料，通过电场来控制材料导电能力的有源器件。OFET的基本结构主要包括有机半导体层（
organic
semiconductor）、介电层（dielectric layer）、栅极（gate electrode）、源极（source electrode）、漏极（drain electrode）。源、漏电极通常是高功函数的金属（Au、Pd、Pt 或Ag）、导电聚合物（PEDOT:PSS、PANI 等）和电荷转移复合（TTF、TCNQ、Ag-TCNQ ）等；栅极通常是金属或导电聚合物；介电层通常是二氧化硅、氮化硅等无机物，越来越多有机聚合物介电层如PMMA、PVP等被报道。
一般来说，OFET中的载流子主要有空穴和电子。由于有机半导体材料并不是决定器件导电沟道中主要载流子的唯一因素，器件的结构、电极性质和介电层界面性质等均会影响器件导电沟道中载流子的种类及其输运特性。根据导电沟道中传输载流子类型的不同，将OFET分为三类：p型OFET，n型OFET 和双极性OFET。
OFET 一般采用两种方式表征：恒定栅压时扫描源漏电压和恒定源漏电压扫描栅压，分别得到OFET 器件的输出曲线和转移曲线。通过输出曲线和转移曲线，我们可以得到迁移率、开关比、阈值电压和亚阈值斜率等，从而评价器件性能。对于传感器件的测试，可以选择I-Time曲线，实时监测外界条件变化时，电流的变化情况，进而对感应的灵敏性有个判断。
1.2有机发光二极管（OLED）
有机发光二极管（Organic Light-Emitting Diode，OLED），1963年由美籍华裔教授邓青云在实验室中首次发现，由此展开了对OLED的研究[24]。1987年，邓青云教授和Van Slyke 采用了超薄膜技术，用透明导电膜作阳极，Al2O3作发光层，三芳胺作空穴传输层，Mg/Ag 合金作阴极，制成了双层有机电致发光器件[25]。OLED显示技术具有自发光的特性，采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板，当有电流通过时，这些有机材料就会发光，而且OLED显示屏幕可视角度大，并且能够节省电能[26-32]。
OLED的基本结构是由一薄而透明具半导体特性之铟锡氧化物(ITO)，与电力之正极相连，再加上另一个金属阴极，包成如三明治的结构。整个结构层中包括了：空穴传输层(HTL)、发光层(EL)与电子传输层(ETL)。有机发光二极体的发光原理是当元件受到直流电所衍生的顺向偏压时，外加之电压能量将驱动电子与空穴分别由阴极与阳极注入元件，当两者在传导中相遇、结合，即形成所谓的电子-空穴复合。而当化学分子受到外来能量激发后，若电子自旋和基态电子成对，则为单重态，其所释放的光为所谓的荧光；反之，若激发态电子和基态电子自旋不成对且平行，则称为三重态，其所释放的光为所谓的磷光。当电子的状态位置由激态高能阶回到稳态低能阶时，其能量将分别以光子或热能的方式放出，其中光子的部分可被利用当做显示功能，依其配方不同产生红、绿和蓝RGB三原色，构成基本色彩。。
在阳极材料的选择上，材料本身必需是具有高功函与可透光性，所以具有4.5eV-5.3eV的高功函数、性质稳定且透光的ITO透明导电膜，便被广泛应用于阳极。在阴极部分，为了增加元件的发光效率，电子与电洞的注入通常需要低功函数金属。有机发光二极体的电子传输层和空穴传输层必须选用不同的有机材料。目前最常被用来制作电子传输层的材料
必须制膜安定性高、热稳定且电子传输性佳，一般通常采用萤光染料化合物，而空穴传输层的材料属于一种芳香胺萤光化合物。
OLED的特性是自己发光，因此可视度和亮度均高，其次是电压需求低且省电效率高，加上反应快、重量轻、厚度薄，构造简单，成本低等，被视为21世纪最具前途的产品之一。OLED具有广阔的应用前景，主要领域包括：商业领域如POS机和ATM机，复印机，游戏机等；通讯领域如手机，移动网络终端等；计算机领域如PDA，商用和家用计算机等；消费类电子产品如音响设备，数码相机，便携式DVD；工业应用领域如仪器仪表等；和交通领域如GPS，飞机仪表等。
1.3有机太阳能电池（OPVC）
有机太阳能电池，就是由有机材料构成核心部分的太阳能电池。主要是以具有光敏性质的有机物作为半导体的材料，以光伏效应而产生电压形成电流，实现太阳能发电的效果。主要的光敏性质的有机材料均具有共轭结构并且有导电性，如酞菁化合物、卟啉、菁（cyanine）等。
有机太阳能电池按照半导体的材料可以分为单质结结构、P-N 异质结结构、染料敏化纳米晶结构。
2. 有机光电材料中的硼化合物
有机硼化合物有好的化学和理论稳定性，高的荧光效率和载流子迁移率，合成出很多不同配体的硼化合物，有机硼化合物的光电性质受配体性质的影响很大。根据螯合配体的不同，我们将应用于有机光电材料的有机硼化合物分为四个部分：羟基喹啉硼衍生物、吡咯苯硼衍生物、氮杂环酚盐硼衍生物、氮杂环-氮杂环硼衍生物。
1.1 吡啶苯硼化合物及其衍生物
不用于8-羟基喹啉硼化合物，吡啶苯硼化学物共轭性降低，会带来蓝移。苯酚基吡啶铍可以有效地发蓝光并用于有机光电器件的主体材料，但是铍的毒性限制了这一特性的应用，因为在元素周期表中硼和铍相邻，原子半径和配位能力基本一致，所以猜想吡啶苯硼化合物可以稳定和有效地发蓝光。
Wang等合成的1,6-二(2-羟苯基)吡啶硼化合物
是三齿配体，硼部分包括BR(OH)2 (R = 芳香基)和BR3 (R = F, OCH3, OC2H5)，配位时形成O–B, N–B和O–B键，硼是四配位而且是典型的四面体构型，配位后导致两个六元环扭曲，以及其他取代基也存在一定扭曲。将F连接在B上合成的BF（dppy）在445 nm 处有很强的蓝光发射。分子内π-π相互作用，导致芳香集团柱状堆叠，有利于电荷的流动，如果发光器件用BF（dppy）发光，并用TPD作为空穴传输层，电致发光峰为550 nm，如用PVK作为空穴传输层，电致发光峰为450 nm[33-34]，说明有机固体界面可能会决定有机光电器件的性质（图2 化学结构式1）。Li等制备了1,6-二(2-羟苯基)吡啶硼化合物B(OCH3)和B(OC2H5)，并用作电致发光器件中的发光材料，光电性质和BF（dppy）相近[35]。
Zhang等设计合成2,5-二(2-吡啶)-1,4-对苯二酚类化合物，得到刚性很好的硼中心苯基化合物，具有灵活性的乙基支链，热稳定性好。不同于1,6-二(2-羟苯基)吡啶硼化合物，硼上连接大体积的苯集团阻止了聚合时的π堆积，从而避免荧光淬灭。固体状态下最大的光发射范围是562-587 nm。大的π体系带
来大的电子亲和能，从而降低LUMO的能级。第一次制备出橙色发光硼材料，而且有很高的电子迁移能力，光性能达9100 cd/m2以上[36]（图2 化学结构式2-3）。2-(2-吡咯)苯基硼化合物也可以是三个环的结构，不同于之前的五个环的结构，具有高的空穴发光效率和低的电子发光效率（图2 化学结构式4）[37]。
图2化学结构式1-4[34-37]
Scheme.2 Molecular structures 1-4[34-37]
1.2羟基喹啉硼衍生物
2000年，首次Wu等报道了8-羟基喹啉硼硼配合物，克服了Alq3的缺点，共价性比Al 的配合物要强一些，这样它就比相的Al 配合物要稳定得多，而且可以蓝色电致发光，因而用硼配合物作为电致发光材料引起了人们的极大关注[38]。Wu等报道了用硼配合物作为发光层的有机光电器件。硼与氮、氧配位形成五元环，硼中心形成典型的四面体几何构性，每个分子中五元螯合环和喹啉环是共平面的，与硼相连的其它两个集团是为了提供电子保证硼的八电子稳定[39]。他们合成了BR2q（R = ethyl, phen, 2- naphthyl）,3 种配合物都发蓝绿色的荧光，后面两种配合物用芳基取代了乙基，熔点显著提高，从而提高了配合物的稳定性。Wu等认为，可能是芳基的引入增强了固态分子之间的相互作用，从而使后面两种物质有很好的电子传输性能，选用它们作为发光层，发现配合物B(phen)2q 与PBD之间有激基复合物的形成，使发光峰红移，而用配合物B(2- naphthyl)2q 制备的器件：ITO/NPB：DPA(1 % )/B(2- naphthyl)2q/AlC3/Al 则为B(2- naphthyl)2q 的本征发光，没有形成激基复合物[38]（图3 化学结构式1-4）。
Wang等研究在喹啉的5位引入噻吩苯或者萘会导致发射光的红移，但因为低的发光效率在有机光电材料上很难应用，同时他们报道了用噻吩苯替代苯与中心B配位，虽没有显著地改变光的能量,但是有高的开路电压10 V，最大亮度1050 cd/m2,可同时作为发光材料和电子传输层，制备的双层电致发光器件可产生宽的发射谱带，对激基络合物的发射有重要意义[40]（图3 化学结构式5-6）。
Stefan等人在8-羟基喹啉的5、7位引入苯基、二苯基、9,9-二己烯芴基，加入8-苄基-5,7-二溴喹啉和硼酸衍生物通过Suzuki型交叉耦合反应，去保护后8-羟基喹啉醇转变成目标产物，进过一系列的分析表征，着重研究喹啉的配位基团增加π共轭对分子性质的影响，基于制备的小分子的有机发光器件，可以发黄色至橙色的光，低的开路电压（3.5-3.7 V），连续波的亮度强度大于1000 cd/m2 [41]（图3 化学结构式7-9）。
图3化学结构式1-9[38-41]
Scheme.3 Molecular structures 1-9[38-41]
除了单一的硼中心，Wang等还研究了多硼的螯合分子，研究分子结构和分子内的反应，对分子理论稳定性、HOMO/LUMO能级的研究具有重要的意义[40]。他们还建立一个随时更新的有机光电材料的数据库，主要是有机光电材料的应用和光色转换[42]。
1.3氮杂环酚盐硼衍生物
因为含C=N双键的N杂环化合物可以有效的和B配位，所以含C=N双键的五元N杂环如噻唑、恶唑、咪唑都可以作为配体与B结合，这些配合物不同于上述分子，具有新的结构和丰富的光发射、电子转移性能。
基于三个环结构的硼中心恶唑基酚盐可以产生蓝绿光，Zhang等进一步研究四个环结构的硼化合物，用苯并噻唑/恶唑酚盐作为配体。Kwak报道了两种BF2-螯合的荧光素，以2-(2’-羟苯基)苯并恶唑（HBO）和2-(2’-羟苯基)苯并噻吩（HBF）为配体，在溶液状态下发出蓝色荧光，并有不错的量子产率（φF= 0.20-0.23)[43]（图4 化学结构式1）。
利用HBO、HBF两种配体，Zhang等合成了两种BPh2-螯合物，有大体积芳香侧基的四个环骨架结构，在溶液中都可以发出很强的蓝光或者蓝绿色光，在溶液中HBO、HBF的硼化合物量子效率φF分别为0.55和0.65，固体中为0.53和0.60[44]（图4 化学结构式2）。
图4化学结构式1-2[43-44]
Scheme.4 Molecular structures 1-2[43-44]
1.4氮杂环-氮杂环硼衍生物
不同于N，B-O的配体模型，N，B-N是另外一种很重要的B配合物形式。含有两个N原子，一个可以和B以化学键相连，另一个N提供电子对到B的空p轨道上形成配位键。
为了使吲哚基或者氮杂吲哚基可以用螯合的方式与
中心B 原子结合，Wang等对配体进行了修饰，将吡啶基引入吲哚基或者氮杂吲哚基的2 位上，并合成了两种单核硼配合物，BPh2(2- py-in)和BPh2(2-
py-azain)。两种配合物在固态和溶液状态下都发蓝绿色光，后者制备的器件I TO/NPB/ BPh2(2-
py-azain)Alq3/Al，发现与NPB之间形成了激基复合物，它的EL光谱与PL
光谱相比有较大的红移，可到
达515 nm处.。为了得到BPh2(2- py-azain)的本征发射，在NPB和发光层之间加入一层电子传输空穴阻挡（ECHB）材料BCP，得到了硼配合物的本征发光，发光峰位于490 nm[44-45]（图5 化学结构式1-2）。
Wang等合成硼配合物是双核配合物，氮杂吲哚以桥键的方式与两个硼原子配位，配合物发蓝光。
在配合物中引入苯基使硼配合物的稳定性得到了很大提高，而且能形成了致密的有机薄膜。B2(O)(7-azai n)2phen2有两种异构体，异构体A 比较稳定且宜升华，熔点274 C；异构体B当T>150 ℃的时候分解。所以选用A作为发光层制备了器件：I TO/NPB：9 ,10- di phenylant hracence（1 % ）异构体A/AlC3/Mg：Ag （9：1 ），发光峰位450 nm，开启电压为7 V，在14 V 时亮度达到1024 cd/m2，表面硼配合物是一种潜
在的蓝色电致发光材料[46]（图5 化学结构式3-4）。
图5化学结构式1-4[44-46]
Scheme.4 Molecular structures 1-4[44-46]
3. 总结
本文总结了一系列的硼配合物，而且研究了它们作为有机光电材料的光物理和的电学性质。因为配体的多样性和配合机制的简单性，可以方便地合成多种多样的硼中心配合物。通过改变配体的种类，可以控制硼配合物的刚性骨架结构和光电性质。目前有机电致发光材料具有低耗电性、出色的发光品质。硼配合物是一类非常好的用于有机电致发光材料，它的刚性分子结构、中心离子与配体之间形成大的空间位阻、普遍较高的玻璃化温度以及内盐结构促成的很好的载流子传输特性都是其特有的优势。正是这些方面的优势，硼配合物被广泛应用于光电材料，如有机发光二极管、有机场效应晶体管、光敏材料、传感器、成像材料等，具有很好的应用前景。
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目录 目录 ------------------------------------------------------------------------------------------- 1 1前言----------------------------------------------------------------------------------------- 2 2 有机光电材料 ------------------------------------------------------------------------------ 2 2.1光电材料的分类 --------------------------------------------------------------------- 2 2.2有机光电材料的应用 ---------------------------------------------------------------- 3 2.2.1有机太阳能电池材料--------------------------------------------------------- 3 2.2.2有机电致发光二极管和发光电化学池 --------------------------------------- 4 2.2.3有机生物化学传感器--------------------------------------------------------- 4 2.2.4有机光泵浦激光器 ----------------------------------------------------------- 4 2.2.5有机非线性光学材料--------------------------------------------------------- 5 2.2.6光折变聚合物材料与聚合物信息存储材料 ---------------------------------- 5 2.2.7聚合物光纤------------------------------------------------------------------- 6 2.2.8光敏高分子材料与有机激光敏化体系 --------------------------------------- 6 2.2.9 有机光电导材料 ------------------------------------------------------------- 6 2.2.10 能量转换材料 -------------------------------------------------------------- 7 2.2.11 染料激光器----------------------------------------------------------------- 7 2.2.12 纳米光电材料 -------------------------------------------------------------- 7 3 光电转化性能原理 ------------------------------------------------------------------------- 7 4 光电材料制备方法 ------------------------------------------------------------------------- 8 4.1 激光加热蒸发法 ------------------------------------------------------------------- 8 4.2 溶胶-凝胶法 ---------------------------------------------------------------------- 8 4.3 等离子体化学气相沉积技术（PVCD）------------------------------------------ 9 4.4 激光气相合成法 ------------------------------------------------------------------ 9 5 光电材料的发展前景---------------------------------------------------------------------- 10
Design, Fabrication, and Performance Investigation of Organic Optoelectronic Devices Chong-an Di ABSTRACT Organic optoelectronic materials and devices, which is also called …plastic electronics?, att rached focus attention in past decade due to their potential application in large area and low cost flexible displays, solid-state lighting, radio frequency identification (RFID) cards and electronic papers etc. As important parts of organic optoelectronic devices, organic light-emitting diodes (OLEDs), organic field-effect transistors (OFETs) and organic light-emitting transistors (OLEFTs) have made great achievements. The performance of these optoelectronic devices depends not only on the properties of the organic semiconductors involved, but is also dramatically affected by the properties of other functional layers and the nature of the interfaces present. Therefore, interface engineering, a novel approach towards high-performance OFETs, is a vital task for organic optoelectronic devices. Electrode/organic interfaces, dielectric/organic interfaces, organic/organic interfaces and organic/atmosphere interfaces are the three frequently reported interfaces in organic devices. In this dissertation, a systematic research has been carried out centering on the interface engineering of organic optoelectronic devices. With investigation of interface phenomenon and effective interface modification, dramatic decrease of power consumption and cost, obvious ehancement of device performance and improvement of stability are achieved. The main results are obtained as follows: 1: Exploration of novel anode modification approach for OLEDs to reduce the power consumption and enhance the efficiency. Power consumption and light emitting property are the key parameters for the real application of organic light-emitting diodes. In fact, modification of electrodes is a widely applied approach to improve device performance of OLEDs since it can optimize the devices performance without change of organic functional materials. We demonstrated that the improvement of interface contact between ITO anode and organic semiconductor layer can be realized by the introduction of ultrathin
有机小分子电致发光材料在OLED的发展与应用的综述电致发光(electroluminescence，EL)，指发光材料在电场的作用下，受到电流或电场激发而发光的现象，它是一个将电能直接转化为光能的一种发光过程。能够产生这种电致发光的物质有很多种，但目前研究较多而且已经达到实际应用水平的，主要还是无机半导体材料，无机 EL 器件的制作成本较高，制作工艺困难，发光效率低，发光颜色不易实现全色显示，而且由于很难实现大面积的平板显示，使得这种材料的进一步发展具有很严峻的局限性。由于现有的显示技术无法满足我们生产生活的需要，因此促使人们不断地寻求制备工艺成本更低、性能更好的发光材料。有机电致发光材料（organic light-emitting device，OLED）逐渐的进入了人们的视野，人们发现它是一种很有前途的、新型的发光器件。有机电致发光就是指有机材料在电流或电场的激发作用下发光的现象。根据所使用的有机材料的不同，我们将有机小分子发光材料制成的器件称为有机电致发光材料，即 OLED；而将高分子作为电致发光材料制成的器件称为高分子电致发光材料，即 PLED。不过，通常人们将两者笼统的简称为有机电致发光材料 OLED。 一.原理部分 与无机发光材料相比，有机电致发光材料具有很多优点：光程范围大、易得到蓝光、亮度大、效率高、驱动电压低、耗能少、制作工艺简单以及成本低。综上所述，有机电致发光材料在薄膜晶体管、
太阳能电池、非线性发光材料、聚合物发光二极管等方面存在巨大的需求，显示出广泛的应用前景，因而成为目前科学界和产业界十分热门的科研课题之一。虽然，世界上众多国家投入巨资致力于有机平板显示器件的研究与开发，但其产业化进程还远远低于人们的期望，主要原因是器件寿命短、效率低等。目前有很多关键问题没有解决：1. 光电材料分子结构、电子结构和电子能级与发光行为之间的关系，这是解决材料合成的可能性、调控材料发光颜色、色纯度、载流子平衡及能级匹配等关键问题的理论和实验依据； 2. 光电材料和器件的退化机制、器件结构与性能之间的关系、器件中的界面物理和界面工程等，这是提高器件稳定性和使用寿命的理论和实验基础，也是实现产业化、工业化的根本依据。 1.基态与激发态 “基态”在光物理和光化学中指的是分子的稳定态，即能量最低的状态。如果一个分子受到光或电的辐射使其能量达到一个更高的数值后，分子中的电子排布不完全遵从构造原理，这时这个分子即处于“激发态”，它的能量要高于基态。基态和激发态的不同并不仅仅在于能量的高低上，而是表现在多方多面，例如分子的构型、构象、极性、酸碱性等。在构型上主要表现在键长和二面角方面，与基态相比，激发态的一个电子从成键轨道或非成键轨道跃迁到反键轨道上，使得键长增长、键能级降低；同时，由于激发后共轭性也发生了变化，所以二面角即分子的平面性也发生了明显的改变。 2.吸收和发射
知识点补遗 1，光电功能材料按物质分类 答：根据材料的物质性进行分类：金属功能材料；无机非金属功能材料；有机功能材料；复合功能材料。 2，晶体的主要特征有哪些？ 答：晶体在宏观上的基本特性：自范性、均一性、对称性、异向性、稳定性。自范性：是指晶体具有自发地形成封闭的几何多面体外形，并以此为其占有空间范围的性质。 均一性：晶体在它的各个不同部分上表现出相同性质的特性，是晶体内部粒子规则排列的反映。 异向性：晶体内部粒子沿不同方向有不同的排列情况，从而导致在不同方向上表现出不同的宏观性质。 对称性：晶体的性质在某一方向上有规律地周期的出现 稳定性： 3，介电晶体的效应有哪些？分别有多少个点群？ 答： （1）压电效应：压电模量，三阶张量，非中心对称晶体。 （2）电致伸缩效应：电致伸缩稀疏，四阶张量， 所有晶体。 （3）热释电效应：热释电稀疏，一介张量，极性 晶体，可自发计划。 （4）铁电晶体：自发极化能随外加电场改变的晶 体。 各种介电晶体（数字表示此类性质的晶类数）： 压电效应： 晶体在受到机械应力的作用时，在其表面上会出现电荷，成为正压电效应。应力是二阶对称张量，其两个下标可以对调，压电模量是三阶张量，从而导致压 电模量中的后两个下标可以对调，此时压电效应可以写成： 逆压电效应：当电场加到具有压电效应的晶体上时，晶体将发生应变。 电致伸缩效应 当作用在晶体上的电场很强时，晶体的应变与电场不是线性关系，必须考虑
平方项，引起应变中的平方项称为电致伸缩效应。， iljk V 成 为电致伸缩系数。 热释电效应 晶体在温度发生变化时，产生极化现象，或其极化强度发生变化，称为热释电效应。当温度较小时，晶体极化强度变化与温度为线性关系。 电热效应：热释电效应的逆效应，即将某种热释电晶体置于电场中，会观察到温度变化。热释电材料主要用于红外探测。 晶体的铁电性质 在外场的作用下，自发极化的方向可以逆转或可以重新取向的热释电晶体。 铁电晶体的分类： (1)无序-有序型铁电晶体（软铁电体） (2)位移型铁电体（硬铁电体）：含有氧八面体构造基元者，也称钙铁矿型铁电体，如铌酸锂、钛酸钡等。 铁电体的宏观特性： (1)电滞回线：铁电体和非铁电体的判据。 非铁电晶体：P-E 关系为线性的。 铁电晶体：P-E 存在电滞回线。 (2)居里温度：晶体的铁电性质在一定的温度范围内存在，如钛酸钡晶体，温度低于120摄氏度是铁电项，高于120摄氏度铁电性消失。实际上是一个相变过程。 部分铁电晶体没有居里温度点，因为未达到相变温度时晶体已经溶解。 4，光率体的表达式和特征，三个轴与椭球截距的意义，折射率面，不沿主轴方向，通过晶体后引起的光程差的判定。 答：上册P-31 5，晶体的非线性光学——香味匹配条件以及实现相位匹配的途径（一种） 答：当激光的光强较强时，其通过物质时，物质内部极化率的非线性响应会对光波产生反作用，可能产生入射光波在和频和差频处的谐波，这种与强光有关不同于非线性光学现象的效应称为非线性效应。 混频效应：和频、差频 当作用于晶体的光场包含两种不同的频率ω1和ω2时，就会产生第三种频率ω 3的光， ω3 =ω1 +ω2相加的称为和频，ω3 =ω1 ?ω2相减的称为差频。 位相匹配： 在二级非线性极化的倍频过程中，入射光波在它经过的各个地方产生二次极化波，各个位置的二次极化波都发射出二次谐波，这些二次谐波在晶体中传播并相互于涉，相互干涉的结果，就是在 实验中观察到的二次谐波强度．这个强度与这些二次谐波的位相差有关．如果位相差为零，即各个二次谐波的位相一致，则相干加强，我们就能观察到产生的二次谐波．反之，则相干相消，我们就观察不到二次谐波。只有当入射光波的传播
有机高分子光电材料 课程编号：5030145 任课教师：李立东 学生姓名：李昊 学生学号：s2******* 时间：2013年10月20日
有机光电材料研究进展 摘要：本文综述了有机光电材料的研究进展，及其在有机发光二极管、有机晶 体管、有机太阳能电池、有机传感器和有机存储器这些领域的应用，还对有机光电材料的未来发展进行了展望。 关键词：有机光电材料；有机发光二极管；有机晶体管；有机太阳能电池；有机传感器；有机存储器 Abstract:This paper reviewed the research progress in organic optoelectronic materials, and its application in fields of organic light emitting diodes(OLED), organic transistors, organic solar cells, organic sensors and organic memories , but also future development of organic photoelectric materials was introduced. Keywords:organic optoelectronic materials; organic light emitting diodes(OLED); organic transistors;organic solar cells; organic sensors; organic memories 0.前言 有机光电材料是一类具有光电活性的有机材料，广泛应用于有机发光二极管、有机晶体管、有机太阳能电池、有机存储器等领域。有机光电材料通常是富含碳原子、具有大π共轭体系的有机分子，分为小分子和聚合物两类。与无机材料相比，有机光电材料可以通过溶液法实现大面积制备和柔性器件制备。此外，有机材料具有多样化的结构组成和宽广的性能调节空间，可以进行分子设计来获得所需要的性能，能够进行自组装等自下而上的器件组装方式来制备纳米器件和分子器件。近几年来，基于有机高分子光电功能材料的研究一直受到科技界的高度关注，已经成为化学与材料学科研究的热点，该方面的研究已成为21世纪化学、材料领域重要研究方向之一，并且取得了一系列重大进展。 1.有机发光二极管 有机电致发光的研究工作始于20 纪60 年代[1]，但直到1987 年柯达公司的邓青云等人采用多层膜结构，才首次得到了高量子效率、高发光效率、高亮度和低驱动电压的有机发光二极管（OLED）[2]。这一突破性进展使OLED 成为发光器件研究的热点。与传统的发光和显示技术相比较，OLED具有低成本、小体积、超轻、超薄、高分辨、高速率、全彩色、宽视角、主动发光、可弯曲、低功
一、荧光材料的种类与特性 总的说来，荧光材料分有机荧光材料和无机荧光材料。 有机荧光材料又有有机小分子发光材料和有机高分子光学材料之分。有机小分子荧光材料种类繁多，它们多带有共轭杂环及各种生色团，结构易于调整，通过引入烯键、苯环等不饱和基团及各种生色团来改变其共轭长度，从而使化合物光电性质发生变化。如恶二唑及其衍生物类，三唑及其衍生物类，罗丹明及其衍生物类，香豆素类衍生物，1,8-萘酰亚胺类衍生物，吡唑啉衍生物，三苯胺类衍生物，卟啉类化合物，咔唑、吡嗪、噻唑类衍生物，苝类衍生物等。它们广泛应用于光学电子器件、DNA诊断、光化学传感器、染料、荧光增白剂、荧光涂料、激光染料[7]、有机电致发光器件(ELD)等方面。但是小分子发光材料在固态下易发生荧光猝灭现象，一般掺杂方法制成的器件又容易聚集结晶，器件寿命下降。因此众多的科研工作者一方面致力于小分子的研究，另一方面寻找性能更好的发光材料，高分子发光材料就应运而生了。 有机高分子光学材料通常分为三类：(1) 侧链型：小分子发光基团挂接在高分子侧链上，(2) 全共轭主链型：整个分子均为一个大的共轭高分子体系，(3) 部分共轭主链型：发光中心在主链上，但发光中心之间相互隔开没有形成一个共轭体系。目前所研究的高分子发光材料主要是共轭聚合物，如聚苯、聚噻吩、聚芴、聚三苯基胺及其衍生物等。还有聚三苯基胺，聚咔唑，聚吡咯，聚卟啉[8]及其衍生物、共聚物等，目前研究得也比较多。 常见的无机荧光材料有硫化物系荧光材料、铝酸盐系荧光材料、氧化
物系荧光材料及稀土荧光材料等。 碱土金属硫化物体系是一类用途广泛的发光基质材料[8211 ] 。二价铕掺杂的CaS 及SrS 可以被蓝光有效激发而发射出红光,因而可用作蓝光L ED 晶片的白光L ED 的红色成分,可制造较低色温的白光L ED ,其显色性明显得到改善,目前使用的红粉硫化物体系主要是(Ca1-X ,SrX ) S : Eu2+ 体系,在蓝区宽带激发,红区宽带发射。通过改变Ca2+ 的掺杂量,可使发射峰在609～647 nm 间移动。共掺杂Er3 + , Tb3 + ,Ce3 +等可增强红光发射。 铝酸盐系荧光材料中SrAl2O4, CaAl2O4, BaAl2O4为常用的发光基质。例如，Sr3A12O6 是一种新型红色荧光粉,它的激发峰位于460～470nm 范围内,是与主峰为465nm 的蓝光L ED 晶片相匹配的红色荧光材料。刘阁等[31 ] 利用水热沉淀法合成了Sr3A12O6 。通过对其纯相粉末的荧光性质的研究,发现该荧光粉样品的最大激发峰位于459nm 波长处且在415nm 波长处有一小的激发峰。而样品的发射带落在615～683nm 的波长范围内, 其中最大发射峰的波长位于655nm 处, 表明在459nm 波长的光激发下,样品能够发出红色光。 氧化物荧光材料在荧光粉中的应用较多。如，以ZnO 作为基质合成的红色荧光材料稳定性很好。红色荧光材料ZnO : Eu ,Li 和ZnO :Li + 的最大激发峰范围都在340～370nm 范围内,与365～370nm 紫光L ED 晶片的发射峰大部分相交,因而适用于三基色白光L ED 制造。 稀土离子因其具有特殊的电子结构和成键特征，故能表现出独特的荧光性质，而通过与配体的作用，又可以在很大程度上增强它的荧光强度，因此稀土配合物的研究为荧光材料分子的设计提供了广阔的前景。近些年
纳米光电材料 Document serial number【KK89K-LLS98YT-SS8CB-SSUT-SST108】
纳米光电材料 1.定义：纳米材料是一种粒子尺寸在1到100nm的材料。纳米光电材料是指能够将光能转化为电能或化学能等其它能量的一种纳米材料。其中最重要的一点就是实现光电转化。 其原理如下： 光作用下的电化学过程即分子、离子及固体物质因吸收光使电子处于激发态而产生的电荷传递过程。当一束能量等于或大于半导体带隙(Eg)的光照射在半导体光电材料上时，电子(e-)受激发由价带跃迁到导带，并在价带上留下空穴(h+)，电子与孔穴有效分离，便实现了光电转化[1]。 2.分类：纳米光电材料的分类 纳米光电材料按照不同的划分标准有不同的分类，目前主要有以下几种：1.按用途分类： 光电转换材料：根据光生伏特原理，将太阳能直接转换成电能的一种半导体光电材料。目前，小面积多结GaAs太阳能电池的效率超过40%[2]。 光电催化材料：在光催化下将吸收的光能直接转变为化学能的半导体光电材料，它使许多通常情况下难以实现或不可能实现的反应在比较温和的条件下能够顺利进行。例如，水的分解反应，该反应的ΔrGm﹥﹥0在光电材料催化下，反应可以在常温常压下进行[3] 2.按组成分类： 有机光电材料：由有机化合物构成的半导体光电材料。主要包括酞青及其衍生物、卟啉及其衍生物、聚苯胺、噬菌调理素等； 无机光电材料：由无机化合物构成的半导体光电材料。主要包括Si、TiO2、ZnS、LaFeO3、KCuPO4·6H2O、CuInSe2等； 有机与无机光电配合物：由中心金属离子和有机配体形成的光电功能配合物。主要有2，2-联吡啶合钌类配合物等[4]。 3.按形状分类 纳米材料大致可分为纳米粉末、一维纳米材料、纳米膜等。 纳米粉：又称为超微粉或超细粉，一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒，是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中问物态的固体颗粒材料。 一维纳米材料：指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料。分为纳米线和纳米管。 纳米膜：纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜。致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜[5]。 纳米光电材料具有纳米材料的四种特性（量子、.....) 3.纳米光电材料的制备方法 制备纳米材料的方法有很多，根据不同的纳米光电材料及其用途有不同的制备方法。 1.化学沉淀法： 通过在原料溶液中添加适当的沉淀剂，让原料溶液中的阳离子形成相应的沉淀物(沉淀颗粒的大小和形状由反应条件来控制)，然后再经过滤、洗涤、干燥、
有机小分子电致发光材料在OLED的发展与应用的综述 电致发光(electroluminescence，EL)，指发光材料在电场的作用下，受到电流或电场激发而发光的现象，它是一个将电能直接转化为光能的一种发光过程。能够产生这种电致发光的物质有很多种，但目前研究较多而且已经达到实际应用水平的，主要还是无机半导体材料，无机EL 器件的制作成本较高，制作工艺困难，发光效率低，发光颜色不易实现全色显示，而且由于很难实现大面积的平板显示，使得这种材料的进一步发展具有很严峻的局限性。由于现有的显示技术无法满足我们生产生活的需要，因此促使人们不断地寻求制备工艺成本更低、性能更好的发光材料。有机电致发光材料（organic light-emitting device，OLED）逐渐的进入了人们的视野，人们发现它是一种很有前途的、新型的发光器件。有机电致发光就是指有机材料在电流或电场的激发作用下发光的现象。根据所使用的有机材料的不同，我们将有机小分子发光材料制成的器件称为有机电致发光材料，即OLED；而将高分子作为电致发光材料制成的器件称为高分子电致发光材料，即PLED。不过，通常人们将两者笼统的简称为有机电致发光材料OLED。 一.原理部分 与无机发光材料相比，有机电致发光材料具有很多优点：光程范围大、易得到蓝光、亮度大、效率高、驱动电压低、耗能少、制作
工艺简单以及成本低。综上所述，有机电致发光材料在薄膜晶体管、太阳能电池、非线性发光材料、聚合物发光二极管等方面存在巨大的需求，显示出广泛的应用前景，因而成为目前科学界和产业界十分热门的科研课题之一。虽然，世界上众多国家投入巨资致力于有机平板显示器件的研究与开发，但其产业化进程还远远低于人们的期望，主要原因是器件寿命短、效率低等。目前有很多关键问题没有解决：1. 光电材料分子结构、电子结构和电子能级与发光行为之间的关系，这是解决材料合成的可能性、调控材料发光颜色、色纯度、载流子平衡及能级匹配等关键问题的理论和实验依据； 2. 光电材料和器件的退化机制、器件结构与性能之间的关系、器件中的界面物理和界面工程等，这是提高器件稳定性和使用寿命的理论和实验基础，也是实现产业化、工业化的根本依据。 1.基态与激发态 “基态”在光物理和光化学中指的是分子的稳定态，即能量最低的状态。如果一个分子受到光或电的辐射使其能量达到一个更高的数值后，分子中的电子排布不完全遵从构造原理，这时这个分子即处于“激发态”，它的能量要高于基态。基态和激发态的不同并不仅仅在于能量的高低上，而是表现在多方多面，例如分子的构型、构象、极性、酸碱性等。在构型上主要表现在键长和二面角方面，与基态相比，激发态的一个电子从成键轨道或非成键轨道跃迁到反键轨道上，使得键长增长、键能级降低；同时，由于激发后共轭性也发生了变化，所以二面角即分子的平面性也发生了明显的改变。
量子点 1.量子点简介 1.1量子点的概述 量子点(quantum dot, QD)是一种细化的纳米材料。纳米材料是指某一个维度上的尺寸小于100nm的材料，而量子点则是要求材料的尺寸在3个维度都要小于100nm[1]。更进一步的规定指出，量子点的半径必须要小于其对应体材料的激子波尔半径，其尺寸通常在1-10nm左右[2]。由于量子点半径小于对应体材料的激子波尔半径，量子点能表现出明显的量子点限域效应，此时载流子在三个方向上的运动受势垒约束，这种约束主要是由静电势、材料界面、半导体表面的作用或是三者的综合作用造成的。量子点中的电子和空穴被限域，使得连续的能带变成具有分子特性的分离能级结构[1]。这种分离结构使得量子点有了异于体材料的多种特性以及在多个领域里的特殊应用。 1.2量子点的特性 由于量子点中载流子运动受限，使得半导体的能带结构变成了具有分子原子特性的分离能级结构，表现出与对应体材料完全不同的光电特性。 1.2.1 量子尺寸效应 纳米粒子中的载流子运动由于受到空间的限制，能量发生量子化，连续能带变为分立的能级结构，带隙展宽，从而导致纳米颗粒的吸收和荧光光谱发生变化[3]。这种现象就是典型的量子尺寸效应。研究表明，随着量子点尺寸的缩小，其荧光将会发生蓝移，且尺寸越小效果越显著[4]。 1.2.2 表面效应 纳米颗粒的比表面积为，也就是说量子点比表面积随着颗 粒半径的减小而增大。量子点尺寸很小，拥有极大的比表面积，其性质很大程度上由其表面原子决定。当其表面拥有很大悬挂键或缺陷时，会对量子点的光学性质产生极大影响[5]。 1.2.3 量子隧道效应 量子隧道效应是基本的量子现象之一。简单来说，即当微观粒子(例如电子等)能量小于势垒高度时，该微观粒子仍然能越过势垒。当多个量子点形成有序阵列，载流子共同越过多个势垒时，在宏观上表现为导通状态。因此这种现象又
8 有机光电材料研究进展与发展趋势 ◆邱勇 (清华大学，北京100084） 摘要：本文综述了有机光电材料的研究进展，及其在有机发光二极管、有机场效应晶体管、有机太阳电池、有机传感器和有机存储器等领域的应用；介绍了清华大学在有机发光技术方面取得的进展。 关键词：有机光电材料，有机发光二极管，有机场效应晶体管，有机太阳电池 中图分类号：O62; O484 文献标识码：A 0 前言 有机光电材料是一类具有光电活性的有机材料，广泛应用于有机发光二极管、有机晶体管、有机太阳能电池、有机存储器等领域。有机光电材料通常是富含碳原子、具有大π共轭体系的有机分子，分为小分子和聚合物两类。与无机材料相比，有机光电材料可以通过溶液法实现大面积制备和柔性器件制备。此外，有机材料具有多样化的结构组成和宽广的性能调节空间，可以进行分子设计来获得所需要的性能，能够进行自组装等自下而上的器件组装方式来制备纳米器件和分子器件。 有机光电材料与器件的发展也带动了有机光电子学的发展。有机光电子学是跨化学、信息、材料、物理的一门新型的交叉学科。材料化学在有机电子学的发展中扮演着一个至关重要的角色，而有机电子学未来面临的一系列挑战也都有待材料化学研究者们去攻克。 1 有机发光二极管 有机电致发光的研究工作始于20纪60年代[1]，但直到1987年柯达公司的邓青云等人采用多层膜结构，才首次得到了高量子效率、高发光效率、高亮度和低驱动电压的有机发光二极管（O LE D）[2]。这一突破性进展使OLED 成为发光器件研究的热点。与传统的发光和显示技术相比较，OLED 具有驱动电压低、体积小、重量轻、材料种类丰富等优点，而且容易实现大面积制备、湿法制备以及柔性器件的制备。 近年来，OLED 技术飞速发展。2001 年，索尼公司研制成功13英寸全彩OLED 显示器，证明了OLED 可以用于大型平板显示；2002 年，日本三洋公司与美国柯达公司联合推出了采用有源驱动OLED 显示的数码相机，标志着OLED 的产业化又迈出了坚实的一步；2007 年，日本索尼公司推出了11英寸的OLED 彩色电视机，率先实现OLED 在中大尺寸、特别是在电视领域的应用 收稿日期：2010-7-2 修订日期：2010-8-25 作者简介：邱勇（1964-），男，清华大学教授、博士生导师，清华大学党委常委、副校长，“国家杰出青年科学基金”获得者，长江学者特聘教授，有机光电子与分子工程教育部重点实验室主任，国家“十一五”863“新型平板显示技术”重大项目总体专家组组长。长期从事有机光电材料、器件及产业化相关研究工作。
1. 引言 有机硼化学位移在发光材料上去的巨大进展，是因为强发光性和高的载流子迁移率。硼桥分子的结构是π共轭，而且易修饰，设计出一些不错的分子，并广泛应用在有机光电方面，如有机发光二极管[1-2]、有机场效应晶体管[3-5]、光敏材料[6-12]、成像材料[13]、传感器[14-19]。有机硼分子中，螯合配体的富π电子与硼部分的空p轨道结合，形成电子离域和刚性π共轭结构，这种环状结构不仅含有π共轭结构加强光发射，而且通过降低最低电子未占据轨道LUMO能级，从而改变电子态，增加电子亲和性。配体类型和取代基性质会影响到螯合物间π→π*的电子转移和激发过程时取代基到螯合基团的电子转移，对配体和硼中心的光物理和电学性质都有很大影响。在过去十年里，研究了许多硼配合物，如8-羟基喹啉化合物和2-吡啶苯化合物及其衍生物，它们的荧光效率高且范围宽，从深蓝色到近红色。有些有机硼化合物已经很好的作为有机光电材料的发光材料和电子转移材料。 在这篇综述中，我们主要介绍可用于有机光电材料的有机硼分子设计和性能研究，根据配体的不同将硼配合物分成几部分进行综述，并对该领域的发展前景进行了展望。本文给出有机硼化学物分子设计和有机光电材料应用的最基本观点，有机硼的分子结构和光电性质有待于进一步研究。 2. 有机光电器件 有机光电学领域主要涉及有机材料的电子结构、能量传递、电子转化、光电转化机理及相关器件的制备，是化学、材料和电子学科的高度交叉的研究方向[6-7]。目前，人们基于有机光电学原理制备了多种光电器件，其中有机半导体在有机发光二极管（organic light-emitting diodes, OLEDs）、有机场效应晶体管（organic field-effect transistors, OFET）、有机太阳能电池（organic solar cells,OSCs）等均展现了诱人的应用前景(如图1)。 图1.有机光电器件及应用：（a,b）有机发光二极管（c,d）有机场效应晶体管（e,f）有机太阳能电池 Fig.1 Applications of organic optoelectronic devices: （a,b）OLED（c,d）OFET（e,f）OPVC 1.1 有机场效应晶体管（OFETs） 自上1986年Tsumura, A.等人首次报导聚噻吩具有场效应性能以来[8]，OFET 相关的功能材料开发、器件制备工艺优化和多功能应用研究引起了国际知名科研院所的广泛关注。经过几十年的发展，OFET 的性能指标有了很大的突破，初步满足了在电子纸、传感器、射频标签、有源平板显示器的驱动等领域的应用需求[9-21]，相关研究逐渐成为学术界和工业界研究的前沿与热点方向，具有光明的前景[22-23]。 有机场效应晶体管是以有机化合物为半导体材料，通过电场来控制材料导电能力的有源器件。OFET的基本结构主要包括有机半导体层（ organic
基于咔唑的有机光电材料的设计、合成及性能刍议 基于咔唑的有机光电材料的设计、合成及性能刍议 摘要：有机光电材料具有电子与光子的产生、传输及转换的特点，可以用于有机半导体材料。根据功能可分为太阳能电池材料、有机电致发光材料、光敏材料、光折变材料、能量转换材料等。具有结构多样、材料性能便于调控、存储密度高、速度快、加工方便等优点。所以，在很多领域都得到了广泛应用。 关键词：咔唑有机光电材料设计合成性能 咔唑是一种重要的含氮芳杂环化合物，成本较低，具有特殊的生物特性与光电特性，与有机光电功能材料的性能比较符合。其本身具有较强的分子内电子转移功能，同时其热稳定性也比较突出。近些年，随着有机光电子学的成熟，对有机光电材料的研究与创新也取得了较大的成绩，催生出有机光电子产业的发展，促进了社会的发展和人们生活的改善。 一、卡唑类有机光电材料 有机光电材料通常含有氢、碳元素，再以氮、硫以及金属元素进行修饰的材料，从分子结构来看，具有大共轭体系。因此从结构可分为聚合物与小分子两种类型。和无机材料相比，其优点在于分子结构多样，可通过分子设计对材料的性能进行调控，满足了生活中对材料功能的需求；从材料性质上，光电反应速度快，存储的密度较高，便于加工。因其具有较多的优势，所以有机光电材料在有机场效应管、有机发光二极管、有机存储器及有机太阳能电池等领域有着广泛的应用。而咔唑类有机光电材料的优势更大，具有原料易得、成本较低的特点，在结构上属于刚性稠环，具有特殊的光电性能与生物性能。可以合成多种咔唑衍生物，满足多种功能材料需求的制备。咔唑分子的共轭体系较大，其衍生物及本本都具有较好的光电性质与热稳定性，因此在材料、医药、生物、农药、染料等领域的应用前景非常广阔。尤其是作为有机光电材料的功能性更强。 二、咔唑衍生物的合成及性能研究
有机光电材料综述 有机小分子电致发光材料在OLED的发展与应用的综述 电致发光(electroluminescenee , EL)，指发光材料在电场的作用下，受到电流或电场激发而发光的现象，它是一个将电能直接转化为光能的一种发光过程。能够产生这种电致发光的物质有很多种，但目前研究较多而且已经达到实际应用水平的，主要还是无机半导体材料，无机EL器件的制作成本较高，制作工艺困难，发光效率低，发光颜色不易实现全色显示，而且由于很难实现大面积的平板显示，使得这种材料的进一步发展具有很严峻的局限性。由于现有的显示技术无法满足我们生产生活的需要，因此促使人们不断地寻求制备工艺成本更低、性能更好的发光材料。有机电致发光材料(orga nic light-emitting device ，OLED逐渐的进入了人们的视野，人们发 现它是一种很有前途的、新型的发光器件。有机电致发光就是指有机材料在电流或电场的激发作用下发光的现象。根据所使用的有机材料的不同，我们将有机小分子发光材料制成的器件称为有机电致发光材
料，即OLED而将高分子作为电致发光材料制成的器件称为高分子电致发光材料，即PLED。不过，通常人们将两者笼统的简称为有机电致发光材料OLED 一.原理部分 与无机发光材料相比，有机电致发光材料具有很多优点：光程范围大、易得到蓝光、亮度大、效率高、驱动电压低、耗能少、制作工艺简单以及成本低。综上所述，有机电致发光材料在薄膜晶体管、 太阳能电池、非线性发光材料、聚合物发光二极管等方面存在巨大的需求，显示出广泛的应用前景，因而成为目前科学界和产业界十分热门的科研课题之一。虽然，世界上众多国家投入巨资致力于有机平板显示器件的研究与开发，但其产业化进程还远远低于人们的期望，主要原因是器件寿命短、效率低等。目前有很多关键问题没有解决： 1. 光电材料分子结构、电子结构和电子能级与发光行为之间的关系，这是解决材料合成的可能性、调控材料发光颜色、色纯度、载流子平衡及能级匹配等关键问题的理论和实验依据； 2. 光电材料和器件的退化机制、器件结构与性能之间的关系、器件中的界面物理和界面工程等，这是提高器件稳定性和使用寿命的理论和实验基础，也是实现产业化、工业化的根本依据。 1.基态与激发态 “基态”在光物理和光化学中指的是分子的稳定态，即能量最低 的状态。如果一个分子受到光或电的辐射使其能量达到一个更高的数值后，分子中的电子排布不完全遵从构造原理，这时这个分子即处于
光电信息功能材料复习知识点 1.材料分类：物理功能材料，化学功能材料，生物功能材料，功能转换材料 2.功能材料：具有优良的光、电、磁、热、声学、力学、化学和生物学功能及其相互转化 的功能，被用于非结构目的具有特定功能的材料。 3.现在是材料的功能设计时代 4.光电信息材料：指?用于制造各种光电设备（主要包括各种主、被动光电传感器、光电 转换器、光电显?示、光信息处理和存储装置、光通信等）的材料 5.功能材料按照功能的显示过程可以分为一次功能材料和二次功能材料（有能量形式变化） 6.薄膜制备方法：物理气相沉积PVD，化学气相沉积CVD，溶液镀膜法 7.溅射：直流，射频，磁控，离子束 8.离子镀：结合真空蒸镀和溅射的特点 9.新的CVD：?金属有机化合物化学?气相淀积（MOCVD）；等离?子增强化学?气相沉 积（PECVD) 10.薄膜的生长模式可以归结为以下三种形式：岛状生长模式；层状生长模式；层岛复合生 长模式（浸润性区别） 11.粉体材料制备方法：（1）机械粉碎法（2）气体蒸发法（3）溶液法（4）激光合成法（5） 等离子体合成法（6）射线辐照合成法（7）溶胶-凝胶法 12.纳米陶瓷的制备：制粉，成型，烧结 13.外光电效应：指物质受光照后而激发的电子逸出物质的表面，在外电场作用下形成真空 中的光电子流。这种效应多发生于金属和金属氧化物 14.内光电效应：指受光照而激发的电子在物质内部参与导电，电子并不逸出光敏物质表面 15.内光电效应之光电导效应：半导体内部价带原子吸收光子的能量跃迁到导带，半导体内 部载流子数目增多，电导率增加的效应 16.内光电效应之光生伏特效应：半导体吸收光子产生电子空穴对，并且在PN结内建电场 的作用下形成光电压 17.GaN是的蓝光半导体激光器材料 18.ZnSe是?一种蓝绿光半导体激光器材料 19.红光半导体激光器材料主要有InGaAlP和InGaP/GaAsP等 20.光电子集成电路OEIC：把光器件和电子器件都集成在同一基片上的集成电路 21.标准测试条件：AM1.5地面太阳光谱辐照度分布光源辐照度：1000W/m2，测试温度： 25±2°C 22.暗电流(ID)是指器件在反偏压条件下,没有入射光时产生的反向直流电流 23.Rsh对光电流的影响较小，而对开路电压的影响较大 24.Rs对开路电压的影响几乎没有，但对短路电流却有很大的影响 25.温度上升，硅电池的开路电压降低，短路电流增大 26.太阳光伏系统：一般我们将光伏系统分为独立系统、并?网系统和混合系统 27.Ge、Si、InP、GaAs的禁带宽度在室温下分别为0.66eV、1.12 eV、1.35eV、1.42 eV 28.硅料制备：改良西门子法；硅烷法——硅烷热分解法；流化床法 29.多晶硅是生产单晶硅的直接原料。被称为“微电子大厦的基石” 30.实现多晶硅定向凝固生长的四种方法：布里曼法?热交换法?电磁铸锭法?浇铸法
结构与物性结课作业 发 光 材 料 综 述 学院：物理与电子工程学院 专业：材料物理13-01 学号：541311020102 姓名：陈强
发光材料综述 摘要： 能够以某种方式吸收能量，将其转化成光辐射（非平衡辐射）物质叫做发光材料。发光是辐射能量以可见光的形式出现。辐射或任何其他形式的能量激发电子从价带进入导带，当其返回到价带时便发射出光子（能量为 1.8~3.1eV）。如果这些光子的波长在可见光范围内，那么，便产生了发光现象。 0引言 发光材料是国家重要战略能源，在人们的日常生活中也占据着重要地位，被广泛应用于各个领域，因此对发光材料的研制和运用受到越来越多的关注。 本文基于发光材料研究现状，分析发光材料种类和制备方式，并介绍几种不同发光材料在生活中的应用，以期推动我国发光材料研究探索，为国家建设和人们生活水平提高提供助力。发光材料是人类生活重要材料之一，在航天科技、海洋运输、医学医疗、出版印刷等各个领域被广泛应用，具有极为重要的战略地位。 随着科学技术的发展，发光材料研究已经成为了我国科学界广泛关注的焦点，其运用技术直接关系到人们日常生活质量和国防建设，因此如何推动发光材料研制，将其更加安全、合理、高效的应用于生产生活中，成为了亟待解决的问题。 1发光材料分类 发光材料按激发的方式可分为以下几类： 1.1光致发光材料 用紫外、可见及红外光激发发光材料而产生的发光称为光致发光，该发光材料称为光致发光材料。 光致发光过程分为三步：①吸收一个光子；②把激光能转移到荧光中心；③
由荧光中心发射辐射。 发光的滞后时间约为10-8s的称为荧光，衰减时间大于10-8s的称为磷光。 光致发光材料一般可分为荧光灯用发光材料、长余辉发光材料和上转换发光材料。 按发光驰豫时间分类，光致发光材料分为荧光材料和磷光材料。 图1 1.2电致发光材料 所谓电致发光是在直流或交流电场作用下，依靠电流和电场的激发使材料发光的现象，又称场致发光。这种发光材料称为电致发光材料，或称场致发光材料。 1. 本征式场致发光 简单地说，本征式场致发光就是用电场直接激励电子，电场反向后电子与中心复合而发光的现象。 2. 注入式发光 注人式场致发光是由Ⅱ- Ⅳ族和Ⅲ - Ⅴ族化合物所制成的有 p - n 结的二极管，注人载流子，然后在正向电压下，电子和空穴分别由 n 区和 p 区注人到结区并相互复合而发光的现象。又称p-n结电致发光 目前大概可以有以下几种材料: 1.2.1直流电压激发下的粉末态发光材料 目前常用的直流电致发光材料有Zn S:Mn，Cu，其发光亮度大约为350 cd/m。