有机电致发光与有机半导体的发展

有机半导体材料与器件研究领域的若干科学问题王立铎【摘要】有机电子学基础理论的研究和有机电子产业的开发是目前国际上备受关注的热点。

2000年的诺贝尔化学奖授予了黑格尔、麦克德尔米德、白川英树等人，奖励他们在导电聚合物和有机电子学方面的重大贡献。

2000年，美国的Sciense杂志将有机电子学取得的进展列为当年10大科技成果之一。

有机光电功能材料按导电性能可分为有机绝缘体、有机半导体、有机导体和有机超导体等四大类。

有机半导体是指电导率介于有机绝缘体和有机导体之间的一类有机化合物，其电导率一般为10-10～102Ω/cm。

有机电子学的研究主要集中在有机半导体领域，相关材料与器件的研究和开发取得了日新月异的进展，其中有机发光二极管显示技术、有机薄膜晶体管、有机太阳能电池、有机存储器、有机传感器、有机激光器等相关有机半导体材料与器件的研究取得了大量的研究成果。

随着有机半导体材料与器件研究和开发的深人，暴露出来许多科学问题和技术难题，包括有机半导体材料的分子理论与能带理论的适用性等基本理论问题，单／三线态激子生成比例问题，有机半导体的量子效应问题，有机半导体材料的低维化和有序性问题，有机半导体结晶性问题，有机半导体界面科学问题，有机半导体材料与器件稳定性问题，有机半导体材料的结构表征问题（成分分布、相分布），半导体复合材料体系问题等。

本文就有机半导体材料与器件研究领域的这些科学问题加以概述。

【期刊名称】《大学化学》【年(卷),期】2007(022)001【总页数】5页(P9-13)【关键词】有机半导体材料;科学问题;器件;有机光电功能材料;有机发光二极管;有机薄膜晶体管;有机太阳能电池;诺贝尔化学奖【作者】王立铎【作者单位】清华大学化学系,北京,100084【正文语种】中文【中图分类】O6有机电子学基础理论的研究和有机电子产业的开发是目前国际上备受关注的热点。

2000年的诺贝尔化学奖授予了黑格尔、麦克德尔米德、白川英树等人，奖励他们在导电聚合物和有机电子学方面的重大贡献。

有机电致发光,有机光伏,有机场效应晶体管
有机电致发光是指利用有机材料，通过电场激发，发射出光波的现象。

有机电致发光
器件由于其具有颜色可变、光效高、柔性高、加工成本低等优点，逐步在平板显示、汽车
照明、室内照明等领域得到广泛应用。

有机电致发光器件结构一般包括导电层、发光层和
金属电极层，通过对层间电场的调节，实现器件发光或关闭。

近年来，凭借其应用广泛和
市场潜力大的优点，有机电致发光成为了新兴市场中的一股重要力量。

有机光伏是指利用有机材料的光伏效应产生电能的技术。

有机光伏器件主要由有机半
导体、电极和介质构成。

有机光伏具有材料成本低、加工工艺简单、柔性好、透明度高等
优点，逐渐成为太阳能电池的重要研究方向。

有机太阳能电池已成为新一代太阳能电池的
一个研究热点，该技术具有减少污染、可制备化、利于应用与环保等优点。

有机场效应晶体管是指利用有机半导体作为载流子传输通道，通过控制门极电场调节
通道导电性的一种场效应晶体管。

该类晶体管主要由源、漏、栅和有机半导体等部分构成，通过栅极间电场的强弱控制晶体管的导电能力。

有机场效应晶体管与传统硅基晶体管相比，具有低工作电压、大量产量制备和可弯曲性、可刻蚀性等独特优点。

大量研究表明，该类
器件具有广阔的市场应用前景，是未来新型电子产品中的关键部分之一。

总之，有机电致发光、有机光伏和有机场效应晶体管是有机电子器件中常见的三种器
件类型。

它们都有着独特的优点和应用领域，在人们的生活和产业中都有着广泛的应用和
发展前景。

有机电致发光材料及器件导论引言：近年来，由于有机电致发光材料及器件的研究和应用取得了巨大的进展，成为光电领域的研究热点之一、有机电致发光材料及器件具有很高的发光效率、易于制备、柔性可折叠等特点，被广泛应用于平板显示、照明、生物传感等领域。

本文将介绍有机电致发光材料及器件的基本原理、制备方法以及应用前景。

一、有机电致发光材料的基本原理有机电致发光材料是一种能够通过施加电场来实现发光的材料，其基本原理是在有机半导体材料中注入载流子，通过载流子在材料中的扩散和再组合过程中释放出能量，从而产生发光。

一般来说，有机电致发光材料包括发光层、载流子注入层和电极层等。

载流子注入层用于实现载流子从电极注入到发光层，电极层用于提供足够的电场以驱动载流子在发光层中运动。

二、有机电致发光材料的制备方法1.分子设计法：有机电致发光材料的制备通常需要合成复杂的有机分子，具有特殊的分子结构和能级分布。

通过分子设计法，可以设计出具有良好光电性能的有机分子，进而制备出高效的电致发光材料。

2.整体法：整体法是一种将有机分子溶解在溶剂中，通过溶液沉积、旋涂等技术制备电致发光材料的方法。

这种方法制备的电致发光材料结构均匀、制备成本较低，但是光电转换效率较低。

3.蒸发法：蒸发法是一种将有机分子在真空条件下蒸发沉积在基板上的方法。

这种方法制备的电致发光材料具有较高的光电转换效率和较好的膜层质量，但是制备过程较为复杂。

三、有机电致发光器件的制备方法1.有机电致发光二极管（OLED）：OLED是一种采用有机电致发光材料制备的光电器件，具有高亮度、广色域、快速响应等特点。

OLED器件由ITO透明导电玻璃基板、有机电致发光层、载流子注入层和金属电极等组成。

制备OLED器件的方法主要有真空蒸发法、旋转涂敷法和喷墨印刷法等。

2.有机电致发光场效应晶体管（OFET）：OFET是一种利用有机电致发光材料制备的场效应晶体管。

OFET器件由基底、源极、漏极和门极等组成，其中源极和漏极之间的有机电致发光材料层起到了发光的作用。

OLED有机电致发光材料与器件摘要本文概述了OLED的发展简史，并简单介绍了OLED有机电致发光器件的基本结构与发光机理。

此外，还对比了OLED与PLED，这两种系列材料只是材料特性和成膜方法不同，本质上却无异。

相较于LCD，OLED具有很大优势，但仍面临寿命短等技术瓶颈。

随着研发力度的加大，其技术瓶颈将会被逐渐解决，可以预见在未来的显示市场，OLED必将是绝对主流产品。

关键词：有机电致发光器件；OLED显示器OLED (Organic Light Emitting Device）全名叫做有机电致发光器件，是指有机半导体材料和发光材料在电场驱动下，通过载流子注入和复合导致发光的现象。

其原理是用ITO透明电极和金属电极分别作为器件的阳极和阴极，在一定电压驱动下，电子和空穴分别从阴极和阳极注入到电子和空穴传输层，电子和空穴分别经过电子和空穴传输层迁移到发光层，并在发光层中相遇，形成激子并使发光分子激发，后者经过辐射弛豫而发出可见光。

辐射光可从ITO一侧观察到，金属电极膜同时也起了反射层的作用。

根据这种发光原理而制成显示器被称为有机发光显示器，也叫OLED显示器[1]。

1.OLED有机电致发光显示器件的发展简史1963年New York University的Pope[2]等第一次发现有机材料单晶蒽的电致发光现象。

1982年Vincett[3]的研究小组制备出厚度0.6 蒽的薄膜，并观测到电致发光。

1987年Kodak公司的邓青云等采用了夹层式的多层器件结构，开创了有机电致发光的新的时代[4]。

1990年，英国剑桥大学Cavendish实验室的Burroghes[5]等人首次采用共轭聚合物聚对苯撑乙烯（PPV，polyphenylene vinylene)制作了高分子发光二极管，简化了制备工艺，开辟了发光器件的又一个新领域—聚合物薄膜电致发光器件。

1997年，Princeton Univ. Forrest S R的小组发现磷光的有机电致发光材料，使得有机电致发光器件的内量子效率可能到达100％。

发光材料综述范文引言：发光材料是指能够在外界作用下转换能量并产生发光现象的一类材料。

发光材料广泛应用于照明、显示、传感、生物医学和安全等领域。

本文将对常见的发光材料进行综述，包括有机发光材料、无机发光材料和半导体发光材料。

一、有机发光材料有机发光材料是指由有机化合物构成的能够发出光的材料。

其中最常见的有机发光材料是有机荧光材料和有机电致发光材料。

有机荧光材料具有很高的发光效率和色纯度，常用于有机发光二极管（OLEDs）和有机太阳能电池等器件中。

有机电致发光材料通过在外加电场作用下产生电子与空穴的复合，从而发出光。

有机电致发光材料的发光机制复杂，但具有优秀的发光性能，适用于显示和照明应用。

二、无机发光材料无机发光材料是指由无机化合物构成的能够发光的材料。

常见的无机发光材料包括磷光体、发光陶瓷和荧光粉等。

磷光体具有优异的发光性能和热稳定性，是目前最常用的发光材料之一、发光陶瓷是将发光颜料添加到陶瓷材料中制成的一种发光材料，具有较高的亮度和发光稳定性。

荧光粉能够将紫外光转换为可见光，广泛应用于荧光灯、LED照明和显示器件中。

三、半导体发光材料半导体发光材料基于半导体材料，通过外加电场或注入电流等方式产生发光。

最常见的半导体发光材料是氮化物、砷化物和磷化物等。

氮化物发光材料具有高亮度、高发光效率和高热稳定性，是白光LED的重要材料。

砷化物发光材料在红外光领域具有广泛的应用，例如红外激光器和红外检测器。

磷化物发光材料在高功率LED和激光二极管中有着重要的地位。

四、发光材料的应用发光材料在照明、显示、传感、生物医学和安全等领域有着广泛的应用。

在照明领域，发光材料可用于制造高效节能的LED照明产品。

在显示领域，发光材料可用于制造OLED显示屏和液晶显示背光源。

在传感领域，发光材料可用于制造生物传感器和化学传感器。

在生物医学领域，发光材料可用于生物成像和药物传递等应用。

在安全领域，发光材料可用于制造防伪标识和荧光染料。

光学科学中的新材料与新技术随着科技的不断进步与创新，人们对于光学科学的研究也越来越深入。

新材料和新技术的不断涌现为光学科学的发展带来了前所未有的机遇和挑战。

本篇文章将会从新材料和新技术两个方面谈论光学科学的发展。

一、新材料1、有机电致发光材料有机电致发光材料是一种高效能、具有色彩多样性和灵活随意性的发光材料。

该材料可广泛应用于制造有机发光二极管、蓝宝石、太阳能电池等。

当前，该材料在荧光显示器、电子薄膜、光电通讯、生物医学等领域得到了广泛应用。

2、新型半导体材料合成一些新型半导体材料有望推动LED产业的发展。

比如氧化铟锡(ITO)薄膜可以在发射器件中作为金属电极，该薄膜代替了其他稀有旋转涂层，同时大大提高了晶体管的收益率。

3、氧化亚铜（Cu2O）纳米晶氧化亚铜在制备太阳能电池、制备铜质薄膜电池、制备高荧光亚碳酸盐光催化剂和制备微纳电极等方面具有广泛的应用前景。

氧化亚铜形态和结构的调节可以通过电化学合成、物理气相沉积、溶胶-凝胶法等方法进行。

二、新技术1、计算机仿真光场技术计算机仿真光场技术是一种提高光学计算能力的新技术。

通过这种技术，人们可以将要处理的图像分割成非常小的像素点，然后使用计算机进行合成和分析。

2、超材料超材料是由微米或纳米级别的金属或半导体纳米颗粒组成的材料。

它具有一些非常特殊的物理特性，例如负折射率，以及可以实现产生偏振光的效果等等。

该技术广泛应用于微小单元装配、生物医学、光学通讯等领域。

3、飞秒激光加工技术飞秒激光加工技术是一种利用飞秒激光对材料进行加工的新技术。

飞秒激光加工技术具有成像和医学成像等方面的特殊能力。

飞秒激光加工技术具有很多潜在的应用前景，例如多光子聚焦成像、光学计算、光子晶体和超材料制备等。

结语随着科技不断发展，光学科学也将会不断涌现一些新材料和新技术。

这些新技术和新材料将会极大地促进光学科学的进步和发展，同时也将会为人们生活带来诸多便利。

发光材料发展历程发光材料是指在受到外界激发作用下，能够发射出可见光、红外光或紫外光等电磁波的材料。

它们在许多领域中都有广泛的应用，如显示技术、照明、激光、生物医学等。

以下是发光材料发展的主要历程：1. **磷光体的发现（1669年）**：磷光体是一种最早的发光材料，最早在17世纪被德国物理学家亨尼希·布兰克发现。

他发现，一些物质在受到紫外光激发后，会在暗处持续发出绿色光，这种现象被称为荧光。

然而，在当时人们对荧光的机制还知之甚少。

2. **电致发光材料的出现（20世纪初）**：在20世纪初，人们开始注意到一些材料在电场作用下会发出光。

例如，锌硫化铜是一种最早的电致发光材料，广泛用于显像管和示波器的荧光屏上。

3. **荧光染料的应用（20世纪中叶）**：在20世纪中叶，荧光染料的应用为荧光技术的发展提供了强大的推动力。

荧光染料可以吸收一定波长的光，并在不同波长的光下发出可见光。

这在生物医学领域中的细胞标记和显微镜观察中得到了广泛应用。

4. **有机发光材料的崛起 （20世纪末）**：20世纪末，有机发光材料 （OLEDs）开始引起人们的关注。

OLED是一种基于碳化合物的发光材料，具有较高的亮度、色彩鲜艳以及灵活性等特点。

OLED广泛应用于显示屏幕、照明和其他领域。

5. **磷光粉的改进 （20世纪末至今）**：磷光粉是指将荧光材料悬浮于适当的基底中制成的固体材料。

这些材料被广泛应用于白炽灯、荧光灯和LED等照明技术中。

近年来，随着LED 技术的发展，磷光粉的研究也在不断改进，以提高发光效率和色彩还原性。

6. **量子点技术的兴起 （21世纪初）**：量子点是一种纳米级别的半导体材料，具有尺寸量子限制效应，使其光学性质可以通过调整颗粒大小进行精确控制。

量子点材料在显示技术中得到了广泛应用，可实现更高的色彩饱和度和亮度。

7. **基因工程发光蛋白的发现（20世纪末至今）**：20世纪末，基因工程领域的发展使得人们能够通过改变生物体的基因来制造发光蛋白。

有机半导体及其应用前景分析近年来，有机半导体作为一种新兴的半导体材料，被广泛关注和应用。

其独特的光电性质，以及可塑性和低成本等特点，使得有机半导体在智能电子、光电显示、生物传感器、太阳能电池等领域具有广泛应用前景。

本文将就有机半导体材料的性质和应用前景展开讨论分析。

一、有机半导体的性质有机半导体是指由碳、氢、氮、氧等元素组成的有机物质，具有半导体特性。

与传统半导体相比，有机半导体具有以下独特性质：（一）可塑性：有机半导体可通过高分子合成或薄膜制备等方法制备出柔性、透明、薄而广面积的材料，而且还可以根据具体需要设计和调制材料的电学、光学、磁学、力学等性质。

（二）低能耗：有机半导体在制造过程中，一般不需要高温高压等复杂的制造条件，所需能量也相对较低。

在使用过程中，由于其电导率低，因此其能耗也相应较低，对于环保节能具有很大的意义。

（三）光电性能优越：有机半导体具有优异的光电性能，在可见光区域有较高的吸收和发射能力，并且具有较高的量子效率和光电转化效率。

这种性质使得有机半导体在光电显示、太阳能电池、激光器等领域具有广泛应用前景。

二、有机半导体的应用前景1、光电显示光电显示是指利用电子和光子的相互作用实现信息显示的技术。

有机半导体在光电显示领域具有独特的优势。

由于其可塑性和透明性，可以制备出具有柔性、薄、广面积的显示器件；而其光电性能优越，可以实现更低的功耗和更高的分辨率。

目前，OLED （有机电致发光器件）已经成为了主流的光电显示技术，而且被广泛应用于手机、电视、汽车显示屏等领域。

2、生物传感器生物传感器是指通过生物反应与传感器的物理、化学或电学性质相结合，实现生物信息的检测和分析的技术。

有机半导体传感器是一种新型的生物传感器，主要利用有机半导体材料与生物分子接触时发生的电学、光学或电化学变化来对其进行检测。

由于有机半导体具有高敏感性和选择性，可以被用于检测蛋白质、DNA、细胞等生物分子和细胞进程的变化，具有很广阔的生物医药应用前景。

有机半导体材料的研究进展随着人们对绿色化、可持续发展的重视，有机半导体材料作为一种新型材料，近年来受到了越来越多的关注。

有机半导体材料不同于传统的无机半导体材料，具有可调制导电性，柔性可塑性，低成本等优点，使它在柔性电子器件、有机光伏、发光二极管等领域中展现了广阔的应用前景。

本文将从有机半导体材料的概念和特点、研究现状、应用前景等方面进行论述。

一、有机半导体材料的概念和特点有机半导体材料是指含有有机分子构成，并具有半导体性质的化合物。

与传统的无机半导体相比，有机半导体材料的特点主要有以下几个方面。

1.可调制导电性有机半导体材料的导电性能可以通过控制电子和空穴的注入和跳跃来实现，在一定电场作用下，可以实现导电性的可调制性。

2.柔性可塑性有机半导体材料是一类柔性的材料，适合于制备柔性电子器件，并且可以通过改变材料的分子结构和化学组成，实现材料的柔性可塑性。

3.低成本相对于传统无机半导体材料，有机半导体材料的制备成本要低得多。

二、有机半导体材料的研究现状有机半导体材料的研究自上世纪80年代以来逐渐展开。

目前，国内外已有不少研究机构和企业投入到了有机半导体材料领域的研究中，从而推动了该领域的不断发展。

1.有机半导体材料的合成有机半导体材料的合成是该领域的一项关键研究内容，也是有机半导体材料研究的基础。

目前，有机半导体材料的合成方式主要有物理气相沉积法、有机分子溶液法等多种方式。

2.有机半导体材料的性质表征有机半导体材料的性质表征是研究该材料性质的一个重要手段。

常用的表征方法主要有X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、拉曼光谱等方法。

3.有机半导体材料的应用研究有机半导体材料的应用研究是该领域的另一个重要研究方向。

有机半导体材料在柔性电子器件、有机光伏、发光二极管等领域都具有重要的应用价值。

三、有机半导体材料的应用前景有机半导体材料由于其独特的性质和优点，在某些领域具有广泛的应用前景。

1.柔性电子器件由于有机半导体材料具有柔性可塑性，使其非常适合用于柔性电子器件的制备。