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                      有機電致發光器件領域新成員——有機單晶半導體

                      發布時間: 2023-03-22    作者:
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                      陜西有機電發光材料企業跟大家一起了解下,有機電致發光器件領域新成員——有機單晶半導體。

                      陜西有機電發光材料

                      有機半導體材料的歷史可以追溯至20世紀40年代,這一材料體系囊括了有機小分子和有機聚合物兩大類。憑借簡單的低溫加工工藝和良好的機械柔性,有機半導體材料為實現低成本、大面積柔性電子器件提供了理想的解決方案[1]。

                      撰文:吉林大學丁然、安明慧、馮晶,清華大學孫洪波

                      更關鍵的是,有機半導體材料可通過分子裁剪手段,調控材料的溶解度、極性、能帶結構,以及載流子遷移率等性質,為豐富材料的多樣性提供了必要手段。在有機場效應晶體管、有機太陽能電池和有機發光二極管等基礎研究和應用領域,有機半導體材料都已經取得了長足的發展,并引起工業界的廣泛關注。

                      近些年,作為有機半導體材料的一個重要分支,有機單晶材料以其諸多優越特性成為人們關注的焦點。有機單晶具有規則有序的分子排列,為揭示分子間結構與性質之間的關系和有機半導體基本物理性質提供了良好的模型體系[2]。此外,其低的雜質含量、高的載流子遷移率以及高的熱穩定性等優點,對光電子領域的發展也產生深遠的影響。

                      在早期的研究中,有機單晶半導體材料作為重要的工具,用以衡量和評價材料內部的電荷輸運能力?;趫鲂w管器件結構,可測量晶體材料的表面電荷輸運能力,已報道..優的遷移率高達43 cm2 V-1 s-1。因在材料內發現了放大自發輻射(ASE)和激光振蕩等現象,又使其在光泵浦激光器領域應運而生,并迅速成為研究的熱點[3]。而有機單晶電致發光器件的研究,可以追溯至1963年,作為..種被應用于有機電致發光器件的材料,具有跨時代的意義,推動了有機電致發光器件的發展和應用。在Web of Science網站檢索“有機單晶”關鍵詞,可以看到,僅過去半個世紀的時間里,已有超過41000篇相關文章發表,這種對有機單晶材料的狂熱已延伸到多種類型的光電器件上。

                      吉林大學馮晶教授與清華大學孫洪波教授研究團隊合作,在Laser & Photonics Reviews上發表綜述論文[4],結合近年來該團隊的相關工作,從有機單晶光電特性、生長方法到電致發光器件應用,系統評述了有機單晶在電致發光領域的..新研究進展。

                      (a)模板剝離法制備有機單晶發光二極管器件流程;(b) 有機單晶發光二極管器件結構及(c)能級結構;(d)有機單晶發光二極管電致發光照片(1.藍2.綠3.紅4.白)

                      文章首先從分子堆積模式、電荷輸運能力、發光特性以及各向異性等角度出發,介紹了近年來有機單晶在光電特性方面的理論和實驗研究。這些重要性質與電致發光器件應用息息相關,對其深入的了解可為進一步優化材料性能、器件結構和工藝提供重要依據。文章又回顧了制備高質量有機單晶的各種方法,包括溶液法、熔融法以及氣相法等,這些生長方法的改進有助于有機單晶光電器件的快速發展。同時總結了有機單晶電致發光器件領域的..新進展,包括兩種典型的器件結構,發光二極管和發光場效應晶體管器件。

                      文中詳細介紹了團隊在有機單晶電致發光器件方面的工作:

                      提出模板剝離法制備有機單晶發光二極管器件,實現載流子均勻注入和面發光器件; 利用苯-噻吩齊聚物晶體材料實現偏振可調的可變光發光二極管器件; 借助染料分子摻雜技術并優化器件結構,成功實現了..率紅綠藍三色發光的有機單晶發光二極管器件; 利用熒光偏振探測技術,結合..性原理計算,提出了摻雜有機單晶中組、客體分子的堆積模型,..終證明摻雜有機晶體材料內部客體分子處于一種“..” ** 式摻雜結構; 采用雙摻雜技術,實現均勻發光并覆蓋紅綠藍波段的寬光譜的白光有機單晶材料,并借此制備了..率高顯色指數的有機單晶白光發光二極管器件。

                      這些工作為拓展晶體材料在光電器件領域的應用提供了關鍵信息。文章的..后展望了有機半導體單晶未來在電致發光領域將要面臨的機遇和挑戰。陜西有機電發光材料選擇可以聯系綠元生物。

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