有机半导体
新型有机半导体材料的研究与应用
新型有机半导体材料的研究与应用随着科技的不断发展，新型有机半导体材料正在成为材料科学领域的热门研究课题之一。
这些材料具有许多独特的特性和潜在的应用前景，引起了学术界和工业界的广泛关注。
本文将介绍新型有机半导体材料的研究进展以及它们在各个领域的应用。
一、新型有机半导体材料的定义和分类新型有机半导体材料是指以含有碳元素为主要构成成分的有机化合物。
根据其电子结构和导电性质的不同，可以将其分为小分子有机半导体和聚合物有机半导体两类。
1. 小分子有机半导体小分子有机半导体是由一系列分子组成的单晶薄膜。
它们具有较高的载流子迁移率和较好的空间有序性，因此在有机薄膜晶体管、有机发光二极管等器件中具有广泛应用。
2. 聚合物有机半导体聚合物有机半导体是由大量重复单位组成的高分子材料。
相较于小分子有机半导体，聚合物有机半导体具有更高的柔韧性和可加工性，适用于柔性显示器、太阳能电池和传感器等领域。
二、新型有机半导体材料的研究进展随着对新型有机半导体材料的深入研究，人们不断探索和开发具有优异性能的新材料。
1. 共轭聚合物共轭聚合物是一种优秀的聚合物有机半导体材料。
它们通过在分子链上引入具有交叉共轭结构的芳环单元，提高了载流子的迁移率和光电转换效率。
目前，许多基于共轭聚合物的器件已经实现了高效率和长寿命。
2. 有机小分子有机小分子是小分子有机半导体材料中的关键对象。
通过精确控制分子结构和晶体形态，可以提高它们的载流子迁移率和发光效率。
近年来，利用有机小分子材料构建的高性能晶体管和发光二极管等器件已经取得了很大的进展。
三、新型有机半导体材料在各领域的应用新型有机半导体材料的独特性能使其在各个领域具有广阔的应用前景。
1. 光电子器件新型有机半导体材料在光电子器件领域具有巨大潜力。
以有机薄膜晶体管为例，其可实现低成本、柔性和大面积制备，适用于显示器、智能卡等可穿戴设备。
2. 光伏领域新型有机半导体材料在太阳能电池领域表现出良好的应用前景。
有机半导体分类
有机半导体是指具有半导体性质的有机材料，其导电能力介于金属和绝缘体之间。
按照不同的分类标准，有机半导体可以分为以下几类：1. 根据分子大小：* 小分子有机半导体：由小分子单元按一定方式排列而成，例如P3HT等。
* 高分子有机半导体：由大分子单元构成，通常使用聚合反应合成，例如PEDOT等。
2. 根据材料特性：* 有机无机杂化半导体：由有机半导体和无机半导体通过共价键或非共价键结合而成，例如ZnO/PPV等。
* P型材料：如并五苯、稠环分子、聚噻吩及其衍生物、苝、红荧烯等，具有更优良的稳定性及器件性能。
* N型材料：可分为高聚物、低聚物以及有机小分子三类，目前以小分子材料为主，如C60、金属酞菁化合物等。
3. 根据材料类型：* 有机物类：包括芳烃、染料、金属有机化合物，如紫精、酞菁、孔雀石绿、若丹明B等。
* 聚合物类：包括主链为饱和类聚合物和共轭型聚合物，如聚苯、聚乙炔、聚乙烯咔唑、聚苯硫醚等。
* 给体-受体络合物：由电子给予体与电子接受体二部分组成，典型的有四甲基对苯二胺与四氰基醌二甲烷复合物。
此外，有机半导体根据导电类型还可以分为P型、N型以及双极型材料。
其中P型材料具有更优良的稳定性及器件性能，而N型材料则以小分子材料为主。
这些分类方式有助于更好地理解和应用有机半导体材料，它们在电子器件、光电器件、传感器等领域具有广泛的应用前景。
同时，有机半导体材料的研究和发展也在不断推进，有望为未来的科技进步提供更多可能性。
请注意，以上分类并非绝对，随着材料科学和半导体技术的发展，新的分类方式和材料类型可能会不断涌现。
因此，对于有机半导体的分类，应保持开放和灵活的态度，不断更新和完善分类体系。
有机半导体概述
日本科学家赤松、井口等 人发现掺Cl的芳香族碳水 化合物的薄膜中能产生电 流，导电率0.1S/cm，于 是首次提出了有机半导体 这一概念
黑格、马克迪尔米 德和白川英树等人， 通过掺杂使聚乙炔 薄膜成为良导体， 从而出现了导电聚 合物，可与铜媲美
美国Kodak公司研究实 验室C.W.Tang（华裔科 学家邓青云博士）等用 有机小分子薄膜材料研 制成有机发光二极管
(OLED)
1954
1974
1977
1986
1987
1990
日本科学家白川英 树等人首次聚合成 聚乙炔薄膜（绝缘）
Tsumura 等人首次应用 聚噻吩有机半导体材料 作为有源层制备得到 OFET。当时得到的器件 载流子迁移率很低，但 自此揭开了 OFET 的研 究热潮
英国剑桥大学 Cavendish实验室 J.H.Burroughes等在 NATURE 上发表文 章，报道他们研制 成功聚合物有机发 光二极管（高分子）
结构特点：
1. 分子中具有担负电荷传输任务的大π共轭和 p-π共轭轨道。 2. 分子中含有能提供 p 电子的 N 原子， 通常为芳香胺类化合物，芳环上含 有给电子基团。 3. 为分子量小于 1000 的小分子结晶体，具有一定的玻璃化温度和明确的熔点。
种类包括：
腙类、三苯胺类、丁二烯类苯乙烯基三苯胺类等
由于能稳定存在的有机半导体材料的能隙 （即 LUMO 与HOMO 的能级差）通常较大，且电子亲和势 较低，大多数有机半导体材料是 p 型的，也就是说多数 材料只能传导正电荷。 这个正电荷代表有机分子失去一 个电子（通常是 HOMO 能级上的电子）后呈现的氧化 状态。
空穴型（p型）有机半导体
(HOMO能级较低,电子离化势较大,有利于接收注入的空穴)
新型有机半导体材料的研究与发展
新型有机半导体材料的研究与发展一、介绍近年来，新型有机半导体材料在电子学领域中崭露头角。
这些材料拥有许多优点，如低成本、低功耗和柔性等，使得它们逐渐成为大型显示屏（如电子阅读器和智能手机），有机发光二极管（OLED）等领域的有前途的替代品。
本文将介绍新型有机半导体材料的研究与发展，总结其特点及未来发展方向。
二、有机半导体材料的特点有机半导体材料是指使用分子或聚合物作为半导体材料来制造电子设备。
相对于传统的无机材料，有机半导体材料有以下几个特点：1. 低成本与无机材料相比，有机半导体材料的制造成本较低。
合成途径简单，高纯度的有机半导体材料制备成本相对较低。
2. 低功耗有机半导体材料和器件的耗电量相比于无机半导体技术更低。
从某种意义上说，这导致了更省电、更具可持续性的电子设备的出现。
3. 柔性有机半导体材料可以被制成柔性塑料，这使得它们可以用于可折叠的电子设备、穿戴设备等。
相对于无机半导体材料而言，有机半导体材料更加适应多变的形状和曲线。
4. 易于制造有机半导体材料的制造可以通过柔性印刷和解决技术实现，相对于无机半导体材料制造周期更短。
三、种类和研究进展有机半导体材料主要可分为三类：薄膜半导体材料、高分子半导体材料和共轭聚合物。
1. 薄膜半导体材料薄膜半导体材料以共轭分子衍生物为基础，用于制备有机薄膜晶体管（OTFT）和OLED。
其中，有机薄膜晶体管的性能包括电导率、移动率和自然频率等，目前已经得到了快速发展。
而用于制造OLED的薄膜半导体材料则可以实现亮度更高和更长的寿命。
2. 高分子半导体材料高分子半导体材料是指以多个单体重复聚合成的高分子材料。
高分子半导体材料的导电性能非常好，而且相对应的费米能级处于带隙范围内，可以用于OLED器件的制备。
3. 共轭聚合物共轭聚合物具有分子链的π电荷共轭，电荷的移动速度非常快。
这使得共轭聚合物优于其他有机半导体材料，以用于太阳能电池，也可以用于OLED和有机场效应晶体管等这些电子设备的制造。
有机半导体
图2: 几种常见的小分子有机半导体材料：（1）并五 苯型，（2）三苯基胺类，（3）富勒烯，（4）酞菁， （5）苝衍生物（6）花菁类。
图3: 几种常见的高分子有机半导体材料：（1） 聚乙炔型，（2）聚芳环型，（3）共聚物型。
二、 有机半导体材料中的载流子
我们知道无机半导体材料中的载流子只有电子和空穴 两种，自由的电子和空穴分别在材料的导带和价带中 传输。相形之下，有机半导体材料中的载流子构成则 要复杂得多。 由于能稳定存在的有机半导体材料的能隙通常较 大，且电子亲和势较低，大多数有机半导体材料是p 型的，也就是说多数材料只能传导正电荷。无机半导 体材料中的正电荷（即空穴）是高度离域、可以自由 移动的，而有机半导体材料中的正电荷所代表的则是 有机分子失去一个电子后呈现的氧化状态。因此，在 有机半导体材料中引入一个正电荷，必然导致有机分 子构型的改变。
3. 传感器。对有机半导体材料进行掺杂或者去掺杂会极大 地改变其电性质，这个特点可以利用在传感器上，因为有 许多待检测的气体本身可以作为有机半导体材料的掺杂剂。 4. 有机太阳能电池。在能源领域的应用，将是有机半导体 材料的最有意义的应用。它们可以用于提包中，这样你就 可以边走边给你的笔记本电脑和手机充电，而且可以用在 窗户和衣服上，因为这些有机电池是柔性的。也可综合调 整所使用的感光材料的颜色，这在硅太阳能电池上就做不 到。
有机半导体材料
材料科学与科学 1030250050 姬天亮
Байду номын сангаас
一、 有机半导体材料的分子特征
在有机半导体材料分子里， 成键结构会扩展 到相邻的许多个原子上。根据分子结构单元的 重复性，有机半导体材料可分为小分子型和高 分子型两大类。 常见的小分子型有机半导体材料有并五苯、三 苯基胺、富勒烯、酞菁、苝衍生物和花菁等; 常见的高分子型有机半导体材料则主要包括聚 乙炔型、聚芳环型和共聚物型几大类，其中聚 芳环型又包括聚苯、聚噻吩、聚苯胺、聚吡咯 等类型。
新型有机半导体材料在柔性电子器件中的应用研究
新型有机半导体材料在柔性电子器件中的应用研究近年来，随着柔性电子器件的快速发展，新型有机半导体材料的应用也越来越受到关注。
这些材料具有优异的柔性、可塑性和可加工性，能够适应各种形状和尺寸的器件制备需求。
本文将从新型有机半导体材料的特点、应用领域和研究进展三个方面进行阐述。
一、新型有机半导体材料的特点新型有机半导体材料是指由碳、氢、氮、氧等元素构成的有机分子或聚合物，具有半导体特性。
相比于传统的无机半导体材料，新型有机半导体材料具有以下特点：1. 柔性可塑性好。
有机半导体材料可以通过控制分子结构和化学合成方法来调节其电学性能，同时具有良好的柔性和可塑性，可以适应各种形状和尺寸的器件制备需求。
2. 低成本。
相比于传统的无机半导体材料，有机半导体材料的制备成本较低，同时也更容易实现大规模生产。
3. 环保可持续性。
有机半导体材料不含重金属等有害物质，制备过程中也不需要高温高压等条件，具有环保可持续性。
二、新型有机半导体材料在柔性电子器件中的应用领域新型有机半导体材料在柔性电子器件中的应用领域非常广泛，主要包括以下几个方面：1. 柔性显示器件。
有机发光二极管（OLED）是一种基于有机半导体材料制备的发光器件，具有高亮度、高对比度、广视角等优点，广泛应用于智能手机、平板电脑等移动设备上。
2. 柔性智能传感器。
由于有机半导体材料具有优异的柔性和可加工性，可以制备出各种形状和尺寸的传感器，如压力传感器、温度传感器、湿度传感器等。
3. 柔性太阳能电池。
有机太阳能电池是一种基于有机半导体材料制备的太阳能电池，具有低成本、轻量化、可弯曲等特点，被视为未来太阳能电池的发展方向之一。
三、新型有机半导体材料在柔性电子器件中的研究进展目前，新型有机半导体材料在柔性电子器件中的研究进展非常迅速。
一方面，研究人员通过改变分子结构和化学合成方法来提高有机半导体材料的电学性能和稳定性；另一方面，研究人员也在探索新型有机半导体材料的合成方法和应用领域。
有机半导体基本知识点总结
有机半导体基本知识点总结一、有机半导体的基本概念有机半导体是指由碳、氢、氮、氧等元素组成的有机材料，能够在一定条件下表现出半导体特性的材料。
通常情况下，有机半导体的分子结构呈现共轭结构，通过π-π堆积和π-π共轭效应来传导电荷。
有机半导体的主要特点包括具有带隙、可导电、可控制的分子结构等。
有机半导体的带隙通常较窄，介于几百meV到几eV之间，相对于硅等传统半导体的带隙较大，这也是其在光电器件中的应用受到关注的原因之一。
另外，有机半导体的导电性与温度、电场、光照等条件有关，可以通过控制这些条件来实现对其电学性质的调控。
有机半导体的分子结构多样，可以通过有机合成、溶液方法、真空蒸发、热转印等多种手段得到薄膜、纤维、晶体等不同形态的材料。
这种特性使得有机半导体在柔性电子器件、透明电子器件等方面有着广阔的应用前景。
二、有机半导体的性质1. 光电性质有机半导体在光电器件中具有很好的应用前景，这与其独特的光电性质有关。
通常情况下，有机半导体材料在紫外光照射下产生激子，随着电子和空穴的结合，激子释放出能量，从而形成光电导电。
此外，有机半导体还具有较强的吸光性能，可以在不同波长范围内吸收光线并产生电荷极化现象。
2. 电学性质有机半导体的电学性质主要包括导电性、载流子迁移率、电子亲和能等。
由于有机半导体的带隙较窄，通常具有较低的载流子迁移率，这也是其在电子器件中存在诸多挑战的原因之一。
另外，有机半导体的电子亲和能对其导电性能具有重要影响，可以通过控制其电子亲和能来改善其导电性能。
3. 结构性质有机半导体的分子结构对其性质具有重要影响。
通常情况下，有机半导体的分子结构呈现共轭结构，通过π-π堆积和π-π共轭效应来传导电荷。
合理设计有机半导体的分子结构，可以实现对其光电性质的调控，这对于有机半导体材料的研究和开发具有重要意义。
三、有机半导体的制备有机半导体的制备主要包括有机合成、材料制备、器件加工等多个方面。
1. 有机合成有机半导体的分子结构多样，可以通过有机合成的方法来合成。
半导体材料的概念
半导体材料的概念半导体是指具有半导体特性的材料，它们在导电性能上介于导体和绝缘体之间。
半导体材料在电子、通信、能源、医疗等领域有着广泛的应用。
本文将介绍半导体材料的几种主要类型，包括元素半导体、化合物半导体、非晶半导体、有机半导体、金属间化合物、氧化物半导体以及合金与固溶体。
1.元素半导体元素半导体是指只由一种元素组成的半导体材料，如硅、锗等。
其中，硅是最常用和最重要的元素半导体之一，它具有高导电性能、高热导率以及稳定的化学性质，因此在微电子、太阳能电池等领域得到广泛应用。
2.化合物半导体化合物半导体是指由两种或两种以上元素组成的半导体材料，如GaAs、InP等。
这些化合物半导体具有较高的电子迁移率和特殊的能带结构，因此在高速电子器件、光电子器件等领域具有广泛的应用前景。
3.非晶半导体非晶半导体是指没有晶体结构的半导体材料，它们通常由化学气相沉积、物理气相沉积等方法制备。
非晶半导体具有较低的晶格缺陷和较高的电子迁移率，因此在太阳能电池、电子器件等领域得到广泛应用。
4.有机半导体有机半导体是指由有机分子组成的半导体材料，如聚合物的分子晶体、共轭分子等。
有机半导体具有较低的制造成本、较高的柔性和可加工性，因此在柔性电子器件、印刷电子等领域具有广阔的应用前景。
5.金属间化合物金属间化合物是指由两种或两种以上金属元素组成的化合物，如Mg3N2、TiS2等。
这些金属间化合物具有特殊的物理和化学性质，因此在电子器件、催化剂等领域具有潜在的应用价值。
6.氧化物半导体氧化物半导体是指由金属元素和非金属元素组成的氧化物，如ZnO、SnO2等。
这些氧化物半导体具有较高的电子迁移率和稳定性，因此在太阳能电池、电子器件等领域得到广泛应用。
7.合金与固溶体合金与固溶体是指由两种或两种以上的金属或非金属元素组成的混合物，如Ag-Cu合金、Zn-S固溶体等。
这些合金与固溶体具有特殊的物理和化学性质，因此在电子器件、催化剂等领域具有潜在的应用价值。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
在有机半导体材料中，分子之间仅有微弱的范德华力，载流子的离 域程度通常仅限于一个分子之内。只有在有机半导体的单晶材料中才会 出现载流子在几个相邻分子之间离域的情况。因此在非晶态的有机半导
体材料中，电荷在不同分子之间的传递要通过“跳跃（Hopping）”
方式完成。跳跃传输的有效程度与相邻分子之间的π键重叠程度有关， 重叠度越高，跳跃传输的速度越快。
由于能稳定存在的有机半导体材料的能隙 （即 LUMO 与HOMO 的能级差）通常较大，且电子亲和势 较低，大多数有机半导体材料是 p 型的，也就是说多数 材料只能传导正电荷。 这个正电荷代表有机分子失去一 个电子（通常是 HOMO 能级上的电子）后呈现的氧化 状态。
空穴型（p型）有机半导体
(HOMO能级较低,电子离化势较大,有利于接收注入的空穴)
1.有机场效应晶体管（OFET）
自 1987 年第一个 OFET 的成功研制至今, OFET 技术发展迅速, 无论 是材料研究还是器件制备工艺都取得了较大的突破。
2007 年底美国佐治亚理工大学采用 C60薄膜利用室温工艺制作出高 性能场效应晶体管, 器件的电子迁移率高于非晶 Si 材料, 且阈值电压较 低, 开-关比值较大, 工作稳定性也较高。
上升的过程，与此同时，磁化率在相当范围内几乎 为0。这表明，导致电导率上升的载流子不是一般 导体或半导体中的电子和空穴。
弱有序，分子大→无定型结构→载流子迁移率低
无定型结构的有序程度不同，导致分子的能级状态 不同，会不同程度形成类似晶体材料能带结构的能级有 序排列。通常将存在一定能隙的有机半导体材料的 LUMO能级与传统半导体的导带底能级相对,将HOMO 能级与传统半导体的价带顶能级相对。
它定义为“孤子（Soliton）”。
在二聚化基态聚乙炔中,电子在周期为2a的周期势场中运动,电子波函 数是延展态的Bloch波,它们的能级构成导带和价带。当激发起孤子后,畴壁 范围内晶格原子的位移破坏了原来的周期性势场,出现了局域在畴壁范围 内的畸变势场,电子在此畸变势场作用下形成定域电子态。定域电子态的 能级将是分立的,位于禁带中央。
日本科学家赤松、井口等 人发现掺Cl的芳香族碳水 化合物的薄膜中能产生电 流，导电率0.1S/cm，于 是首次提出了有机半导体 这一概念
黑格、马克迪尔米 德和白川英树等人， 通过掺杂使聚乙炔 薄膜成为良导体， 从而出现了导电聚 合物，可与铜媲美
美国Kodak公司研究实 验室C.W.Tang（华裔科 学家邓青云博士）等用 有机小分子薄膜材料研 制成有机发光二极管
日本研究人员使用一种 含有有机半导体C8－ BTBT的墨水和一种促 进有机半导体结晶化的 墨水，先后进行喷涂， 解决了半导体涂层不均 匀的问题
第7页
p型杂化：[CH]n + 3x/2 I2→ [CH]nx+ + xI3-
n型杂化：[CH]n + xNa→ [CH]nx- + xI3-
实验表明： 在有机高分子中，掺杂导致电导率有一个快速
2009 年, 日本东北大学的研究人员采用液相外延工艺成功生长了近乎 无缺陷的并五苯单晶, 他们继而采用该单晶制成一种 OFET。
2010 年 1 月法国 CNRS和 CEA 的研究人员开发出一种能够模仿神经 元突触主要功能的纳米粒子有机存储场效应晶体管( NOMFET ) , 为新 一代神经激发计算机系统设计提供了一条新思路。
在学术界与工业界的共同努力下, 有机半导体材料与 技术研究不断取得新的进展, 这一领域已成为一个汇集了 物理、化学与材料科学等学科的多学科交叉研究领域, 工 艺技术不断取得新的突破, 预示着有机半导体革命的到来。
当前, 采用有机半导体已可制作各种类型的有源器件 和无源器件, 如晶体管、二极管、OLED、传感器、存储 器、显示器、电池、电阻、电容、电感和天线等。
OLED电视的实用化水平已达到相当程度, 市场占有率也在不断提高, 随着 制造成本的大幅降低, OLED 电视将成为千家万户必不可少的家用电器。此外, OLED 技术还将有助于电子报纸开发, 人们将不需每天都购买报纸。建筑物玻 璃窗将增添更多新的功能, 采用 OLED 技术的玻璃窗在电源关闭状态时与普通 玻璃窗并无区别, 而接通电源后即可变成显示器或广告栏。汽车挡风玻璃的功 能也不再只是阻挡风沙, 它还 能为司机提供导 航图或其他信息帮助。
真空环境
旋涂印刷的方法就可实现
1.柔性，大面积（软屏幕） 2.制备简便（无需高真空、高温……） 3.分子结构多样易变（可材料设计） 4.光电一体（导电、透明、发光） 5.分子器件（单个有机分子→单元器件→1纳米， 超大规模集成电路，尺度已达0.1um）
1.器件寿命、稳定性等还有待于进一步研究、提高 2.应用领域也有待于进一步扩大
有机半导体器件具有易加工、成本低、功耗小等许多无机半导体器件所 不具备的优点, 因而有着极具潜力的应用优势。但与无机半导体器件相比,有 机半导体器件在性能、使用寿命和制作工艺等方面上还需要进一步的优化和 完善。
有机分子主要由C、H、O、N等轻元素组成,分子间的相互作用弱而 电子-晶格耦合作用强,因此,载流子的迁移容易引起分子的形变,导致 分子结构的重组。有机半导体中的载流子是伴随着这种分子形变而
产生的自陷态元激发,如孤子、极化子和双极化子等。
以结构最为简单的共轭聚合物——聚乙炔为例：
聚乙炔分子结构畸变示意图
RFID 被称为本世纪的十大技术之一，但是高成本一直制约着这项 技术的普及和发展, 低成本有机RFID 标签技术的研究和发展有望解决 这一问题。目前全球都还处于探索阶段, 但对其发展前景普遍看好。
微芯片上的传感系统 催生了“芯片实验室”这一新概念，具有这一 特征的器件主要应用领域包括医疗和环境监测等领域。采用“芯片实 验室”平台可以将分析用的所有元器件制作在一个完整的集成系统中 来简化系统、降低成本。许多不同类型的有机传感器系统已经问世, 如 集成化学、温度和压力传感器、电子鼻、电子舌、光扫描仪以及盲人 专用的电子布莱叶传感器等。
反式聚乙炔中,A相和B相互为镜像,结构相同,能量简并。 顺式聚乙块的A相和B相能量是不相同的。
若聚乙炔分子链受到热激发，则段的构型可以从A 相克服 扭转能垒转变成B 相。当A 相和B 相在同一条分子链上存在时， 在其接合处就会形成一个“畴壁”。A 相和B 相之间的畴壁代表 了一种被激发的能量状态，并且能在分子链上进行传递，我们把
对于中性孤子来说，这个能级上有且只有一个电子，这个电子可以有 两种不同的自旋状态；若孤子失去一个电子，则成为一个带正电荷的孤子 （孤子能级上没有电子）；若孤子得到一个额外的电子，则成为一个带负 电荷的孤子（孤子能级上有两个电子）。带电荷的孤子倾向于与一个电中 性的孤子结合，形成一个“极化（Polaron）”。
(OLED)
1954
1974
1977
1986
1987
1990
日本科学家白川英 树等人首次聚合成 聚乙炔薄膜（绝缘）
Tsumura 等人首次应用 聚噻吩有机半导体材料 作为有源层制备得到 OFET。当时得到的器件 载流子迁移率很低，但 自此揭开了 OFET 的研 究热潮
英国剑桥大学 Cavendish实验室 J.H.Burroughes等在 NATURE 上发表文 章，报道他们研制 成功聚合物有机发 光二极管（高分子）
有机半导体的性质、研究现状、应用
2014/5/8
1.概念及性质 2.研究史 3.导电机理 4.研究现状与发展趋势 5.制备与加工
有机半导体材料是指电导率介于有 机绝缘体和有机导体之间的一类有机化 合物材料。其电导率一般为 10-10～102Ω / cm。
它主要是一类包含π共轭结构的有 机小分子和聚合物。
2.有机太阳电池（OSC）
与第一、第二代太阳电池相比, 有机太阳电池更轻、更薄, 在同等 体积展开后的受光面积大大增加, 因此将其应用于通信卫星可提高光电 利用率。有机太阳电池还以其轻薄柔软易携带的特点, 成为微型电脑、 数码播放器和无线鼠标等小型电子设备的电源。
轻薄柔性是有机太阳电池最大优点, 其最大不足是效率低、寿命短。
第6页
人们逐渐将研究重点转移 到薄膜的形态结构控制、 界面态、器件集成有机半 导体上
J. Kalinowski小组 首次报道了有机发 光器件的磁场效应
未来充满无限可能
1997
2000
2003
2011
……
美国Bell实验室 J.H.Schon（舍恩）等 在Nature上报道他们用 自组装分子单层研制 成有机分子场效应管, 推动了分子电子学的 新进展,被评为当年国 际十大科技成就之一。
OLED为自发光材料，不需用到背光板，同时视角广、画质均匀、 反应速度快、较易彩色化，应用范围属于中小尺寸面板。WRGB技术 则是把红、绿、蓝有机发光体在玻璃面板上垂直蒸镀，使二极管整体 发白光通过色彩提纯技术来表现色彩信息的方式。此方式是适合大尺 寸OLED电视面板及呈现高清晰度的技术。
4.射频识别标签、有机传感器及集成智能系统
孤子能级上的电子状态
反式聚乙块具有双重简并的基态,可以产生孤子元激发。 对具有非简并基态聚合物,如顺式聚乙炔、聚噻吩、聚对苯撑等,其元激 发不是孤子，而是极化子。
以聚噻吩为例，其基态包括两种能量不同的构型，分别称为“芳香式”和“菎 式”
极化子由一对孤子组成。
极化子与双极化子就是大多数有 机半导体材料中的主要载流子。
有机半导体与无机半导体的对比
无机半导体
有机半导体
原子间结合力 共价键和离子键为主 以范德瓦耳力为主
结构 载流子
柔性
严格的晶格结构 电子与空穴 不能实现柔性器件
分子结构多样、易变 孤子、极化子、双极化子 能实现柔性器件
环保
易形成电子垃圾
可以回收再利用
工艺
复杂，多需要高温、 工艺相对简单只要真空蒸镀甚至