有机光电材料研究进展与发展趋势
有机光电材料的发展现状与应用前景

有机光电材料的发展现状与应用前景随着近年来科技的快速发展,越来越多的科学家开始关注有机光电材料的研究,这个领域的突破使得很多新型电子应用和设备得以实现。
本文将从有机光电材料的概念、基本工作原理及其发展历程、应用前景等方面阐述其发展现状及未来前景。
一、有机光电材料的概念有机光电材料是通过有机化学合成或高分子化学方法制备而成的,它可以在某些电子场合实现光电转换功能的一类材料。
其主要特征是含有能级分明、轻质低毒、易制备、价格低廉、柔性可弯曲等工艺重要优势。
因此,有机光电材料具有与传统材料不同的特点,可以更灵活地满足人们的需求。
这种新型材料不仅可以应用于光电器件、通讯、照明等方面,也可以用于制作灵活柔性的显示器、太阳能电池等。
二、有机光电材料的基本工作原理及其发展历程有机光电材料的工作原理比较简单,主要是在分子层级上调节电子结构,控制转移和传输过程,使其能够把光能成功转换为电能。
这种光电转换的原理和传统半导体材料不同,但是它可以兼容传统的半导体材料,非常适合于薄膜制备。
有机光电材料的发展历程可以追溯到二十世纪初,最早是法国的卢米耶尔教授使用红蒜素合成有机半导体材料,并且发现了它的导电性。
而真正意义上的有机光电材料发展则是在1977年,日本的奈良高彦教授所发明的H2Pc光电材料,该材料成功应用于极薄电极的太阳能电池,具有小体积、轻质化、柔性可弯曲等特点。
在此之后,人们开始意识到有机光电材料的潜在价值,开始大量的研究和开发。
目前为止,有机光电材料的研究涵盖了有机光电器件、有机太阳能电池、有机场效应晶体管、有机光控制激光器等众多领域,其中以有机太阳能电池的应用最为广泛。
三、有机光电材料的应用前景由于有机光电材料可以以低成本、高效、柔性、轻量化的方式制备光电器件,以及其优异深远的应用前景使得其广泛被研究应用于太阳能电池、有机发光器件、光电传感器等领域。
有机太阳能电池是有机光电材料应用最为广泛的领域,其具有轻质、低成本、环保等优点。
有机光电转换材料的研究

有机光电转换材料的研究随着技术的不断发展,有机光电转换材料的研究也越来越成熟。
有机光电转换材料被广泛应用于太阳能电池、有机发光二极管、柔性电子学等领域。
本文将简单介绍有机光电转换材料的研究现状和未来发展趋势。
一、有机光电转换材料的分类有机光电转换材料主要可分为有机太阳能电池材料和有机发光二极管材料。
下面就分别介绍。
1、有机太阳能电池材料有机太阳能电池材料主要是通过吸收太阳光转化为电能的材料。
它们通常由一个聚合物或小分子和一个电子受体组成。
在光照下,电子受体会吸收能量,并将其释放给材料的导电性区域。
这会形成一个电荷分离,产生自由电子和空穴。
有机太阳能电池材料分为以下几类:a) 有机共轭聚合物具有良好的分子结构和电子迁移性,适用于大面积的生产。
b) 有机小分子通常是两个或三个具有明确化学结构的有机分子。
c) 钴富勒烯类结构为富勒烯的硫属,可用于制备各种类型的太阳能电池。
2、有机发光二极管材料有机发光二极管材料主要是通过吸收外界能量转化为可见光的材料。
其中,电不均相自旋极化超过50%的有机材料也称为有机自旋极化发光材料。
下面主要介绍有机自旋极化发光材料。
有机自旋极化发光材料分为以下几类:a) 有机小分子材料具有良好的发光性质、较高的效率和较长的寿命。
b) 共价有机小分子/聚合物复合材料具有更好的发光和电学性质。
c) 阴离子分子半导体是一种具有非常强的电子亲和性和良好的电学性质的材料。
二、有机光电转换材料的研究现状在过去的几十年里,人们对有机光电转换材料的研究一直在不断深入。
其中,太阳能电池和有机发光二极管的研究得到了较为突出的进展。
1、有机太阳能电池的研究进展有机太阳能电池的能量转换效率是一个重要的指标。
自20世纪90年代以来,人们已经开始研究采用不同的有机共轭聚合物、有机小分子、钴富勒烯类等材料制备有机太阳能电池。
通过不断地改进和优化材料的分子结构、电荷传输特性、制备工艺等方面,有机太阳能电池的能量转换效率得到了大幅提升。
有机光电发展现状

有机光电发展现状有机光电技术是一种新型的能源领域技术,它利用有机材料的光电特性来转化太阳能等光能为电能。
有机光电技术具有轻质、柔性、低成本、可印刷等特点,因此在可穿戴设备、智能手机、太阳能充电等领域具有广阔的应用前景。
目前,有机光电技术已经取得了一些重要的进展。
首先,有机太阳能电池已经成为有机光电领域的代表性技术之一。
有机太阳能电池利用有机半导体材料的光电转换特性,将太阳能转化为电能。
相比于传统硅基太阳能电池,有机太阳能电池具有重量轻、柔性可弯曲、可印刷等特点,可以应用于与人体接触的设备上,如智能手表、智能眼镜等。
其次,有机光电材料的研发也取得了一些突破。
有机光电材料是有机光电技术的核心之一,其光电转换效率和稳定性直接影响有机光电器件的性能。
目前,研究人员通过不断改进有机材料的结构和性能,提高了有机光电材料的光电转换效率和稳定性。
一些新型的有机半导体材料,如聚合物、有机小分子材料等,已经被成功地应用于有机光电器件中。
另外,有机光电技术在柔性显示和照明方面也取得了一些进展。
有机发光二极管(OLED)是一种基于有机材料的发光器件,具有高亮度、视角宽、颜色鲜艳等特点。
目前,OLED已经开始在智能手机、电视等显示领域得到广泛应用。
有机光电技术还可以通过柔性可弯曲的方式制备出更加先进的柔性显示器,为可穿戴设备、可折叠设备等提供更多的可能性。
然而,有机光电技术仍然面临一些挑战。
首先,有机光电器件的稳定性还需要进一步提高。
目前,有机光电器件的寿命较短,难以满足实际应用的要求。
其次,有机光电材料的光电转换效率尚有提升空间。
虽然研究人员已经取得了一些重要进展,但与传统硅基光电材料相比,有机光电材料的光电转换效率仍然较低。
总的来说,有机光电技术在能源转换、柔性显示和照明等领域具有广阔的应用前景。
研究人员将继续努力,提高有机光电器件的性能,推动有机光电技术的发展。
相信在不久的将来,有机光电技术将为我们的生活带来更多的便利和创新。
光电材料研究的现状与前景

光电材料研究的现状与前景光电材料是指具有光电性能的材料,包括发光材料、光电检测材料、光催化材料等,是现代科学技术的重要基础和支撑。
近年来,随着人们对高性能、高品质新型材料需求的不断增长,光电材料的研究也逐渐成为科研界的热点。
本文将就光电材料研究的现状与前景进行阐述。
1. 光电材料研究的现状当前,国内外在光电材料领域的研究成果越来越丰富。
以发光材料为例,近年来不断涌现出各种新型发光材料,如有机发光材料、无机发光材料、量子点发光材料等。
这些发光材料具有高亮度、高效率、长寿命等优点,广泛应用于显示器、照明、传感器等领域。
光电检测材料是另一类研究热点。
随着数字化和智能化的加速发展,光电检测材料已成为高科技领域的关键材料之一。
目前常见的光电检测材料有硅、铟镓锗等半导体材料。
近年来,有机光电材料、导电聚合物等新型材料也在光电检测领域崭露头角。
光催化材料是指通过光催化反应来实现化学反应的材料。
光催化材料的应用领域广泛,如污水处理、空气净化、环境修复等。
在光催化材料领域,半导体光催化材料是研究的核心。
在研究中,通过改变半导体材料的组成、晶体结构等方面来提高材料的光催化性能,从而实现更高效、更经济的应用。
2. 光电材料研究的前景在未来,光电材料的研究和应用前景十分广阔。
随着新型信息技术的快速发展,对高品质、高性能光电材料的需求将日益增长。
目前,人们对光电材料的研究方向主要集中于发光材料、光电转换材料、导电聚合物等。
下面就这几个研究方向进行具体阐述。
(1)发光材料在未来,发光材料将会成为一个快速发展的领域。
近年来光电产业的升级和技术的进步,使得发光材料具有不断拓展的应用场景。
未来不仅需要发展高亮度、高效率的发光材料,还需要开发新型发光材料,如新型有机发光材料、无机发光材料、量子点发光材料等。
新型发光材料不仅有助于提高显示屏、照明灯具等产品的质量,还可以通过发展新型应用领域,如光电医疗、生物医学等领域,对推动人类社会的发展产生深远影响。
有机光电材料的研究进展

有机光电材料的研究进展随着科技日新月异的发展,有机光电材料作为一种新兴材料,已经成为了当下的研究热点之一。
相对于传统无机材料,有机光电材料具有更高的机械柔韧性和可塑性,同时还具有性能可调控和大面积制备等方面的优势,因此已经被广泛用于智能电子、生物医学、光催化等领域。
在本文中,将会全面阐述有机光电材料的研究发展现状,以及未来的发展方向和应用前景。
一、有机光电材料的定义和特点有机光电材料是指以有机分子为基础构成的材料,其性能主要受到分子结构和分子间相互作用的影响。
有机光电材料具有以下特点:1.高机械柔韧性和可塑性。
与传统的无机材料相比,有机光电材料更容易被加工成任意形状,也更具有强韧的机械性能和抗拉伸性能。
2.性能可调控。
有机分子之间可以通过调整分子结构和官能团的位置来调控材料的电学、光学、热学等性质,因此有机光电材料具有高度可调控性。
3.大面积制备。
有机光电材料可以通过简单的化学合成方法来制备,而且可以通过印刷、喷涂等技术来制备大面积的薄膜。
二、有机光电材料的应用领域有机光电材料具有广泛的应用前景,其在以下领域中已经得到了广泛的应用:1.智能电子领域。
有机光电材料可以作为柔性电子器件的基础材料,如有机场效应晶体管和有机发光二极管等。
2.生物医学领域。
有机光电材料可以用于生物传感器和药物输送领域,如生物芯片等。
3.光催化领域。
有机光电材料可以作为光催化剂用于水分解和二氧化碳还原等反应,以实现环境保护和能源利用等目的。
三、有机光电材料的研究进展尽管有机光电材料具有广阔的应用前景,但是在实际应用中,其材料性能的稳定性和光电转换效率等方面仍然存在一些问题。
因此,科学家们一直在不断地开展有机光电材料的研究工作,以探索出更加优异的有机光电材料。
1.荧光有机颜料的研究荧光有机颜料是一种具有良好荧光性质的材料,在有机光电材料研究中具有重要的应用。
科学家们通过调控荧光有机颜料的分子结构、官能团等方面来优化其荧光性质。
有机光电功能材料的研究与应用

有机光电功能材料的研究与应用随着科学技术的不断进步和发展,有机光电功能材料的研究与应用在各个领域都取得了重大突破。
有机光电功能材料是指由有机化合物构成的具有光电性质的材料,其独特的性能使其在光电器件、光传感和光催化等领域具有广泛的应用前景。
一、有机光电功能材料的特性有机光电功能材料具有多种特性,包括较高的光吸收和发射效率、宽光谱的吸收和发射范围、可调控的光学性质、易于合成和加工等。
这些特性使得有机光电功能材料在光电器件中具有许多优势。
二、有机光电功能材料的研究进展在有机光电功能材料的研究中,物理、化学和工程等多个学科交叉融合,取得了许多重要的研究进展。
其中,有机光电材料的设计和合成是关键的一步。
通过合理的分子设计和合成方法,可以获得具有理想光电特性的有机材料。
此外,光物理、光化学和光电子学等研究领域的发展也推动了有机光电功能材料的研究进展。
三、有机光电功能材料在光电器件中的应用有机光电功能材料在光电器件中的应用前景广阔。
例如,有机光伏材料可转化光能成为电能,用于太阳能电池的制备;有机发光材料可作为有机发光二极管的发光层,用于显示器和照明等领域;有机电致发光材料可在有机电致发光器件中产生光,实现信息显示等功能。
在这些应用中,有机光电功能材料的特性发挥了重要的作用。
四、有机光电功能材料在光传感和光催化中的应用除了在光电器件中的应用,有机光电功能材料还在光传感和光催化等领域具有重要的应用价值。
有机光传感材料基于其对光的敏感性,可以用于检测环境中的有害物质以及生物分子等;有机光催化材料则通过光能转化为化学能,用于催化反应,如有机污染物的降解等。
这些应用不仅有助于环境保护,也对于生物医学和化学制药等领域有重要意义。
五、有机光电功能材料的挑战与展望尽管有机光电功能材料在各个领域都取得了重要突破,但仍存在着一些挑战。
例如,有机材料的稳定性和寿命较短,制约了它们在实际应用中的发展;有机光电器件的性能还有待进一步提高,以满足不同应用场景的需求。
有机发光材料的研究与应用

有机发光材料的研究与应用随着现代科技的不断发展,有机发光材料正逐渐被广泛应用于各种领域,例如显示器、照明、生物医学、环境监测等。
本文将简要介绍有机发光材料的研究进展和应用前景。
1. 有机发光材料的发展历程有机光电发光材料是指具有发光性能的有机化合物。
20世纪90年代,有机发光材料的研究开始进入了实用化阶段,开发出了诸如OLED、PLED、有机太阳能电池等应用。
在有机发光材料研究领域中,OLED是研究的热点之一。
OLED作为下一代显示技术受到了广泛关注。
通过有机分子的发光原理,OLED可以制成超薄、柔性、高对比、高亮度的显示器,大大提高了人们的视觉品质和使用体验。
因其能耗低、环保、可靠性高等特点,OLED已被广泛应用于智能手机、笔记本电脑、平板电脑等微型显示器上。
2. 有机发光材料的分类目前,有机发光材料的分类主要是按其激发机理划分的。
分为基于荧光激发和基于磷光激发两类。
基于荧光激发的有机发光材料是指通过荧光基团实现发光的有机分子材料,它具有高亮度、发光效率高,但是发光颜色比较单一,并且易受氧化和水分影响。
基于磷光激发的有机发光材料是指通过磷光基团实现发光的有机分子材料,它可以发出多种颜色的光,具有高稳定性、抗湿性好等特点,但发光效率相对较低。
因此,在选择有机发光材料时,需要根据具体应用场景选择适合的材料。
此外,近年来,新型有机发光材料如氮化物、碳化物、氧化物也被广泛研究,其可发出高亮度、多色性、极长寿命的光,有望应用于下一代照明和显示技术中。
3. 有机发光材料应用的前景随着有机管及其相关技术的发展,有机发光材料的研究和应用前景正变得越来越广阔。
在显示领域,OLED作为下一代显示技术,已逐渐替代了传统的液晶显示器,在消费电子市场上得到了广泛的应用。
在照明领域中,基于有机发光材料的LED照明灯具已经能够取代传统的荧光灯和白炽灯,具有更高的效率、更长的寿命、更均匀的光线和更好的颜色呈现效果。
在生物医疗领域,有机荧光探针作为一种信号反馈剂,广泛应用于癌症检测、药物筛选和细胞成像等方面。
有机光电材料的研究进展与应用前景

有机光电材料的研究进展与应用前景随着现代科技的不断发展,电子技术的应用范围越来越广泛,人们对电子器件和材料的要求也越来越高。
而有机光电材料就是在这一背景下应运而生的一种新型材料。
它不仅具有塑性好、表面光洁度高等传统材料的特点,还具有光电转换效率高、易加工、低能耗等优点,因此备受科学家们的关注。
本文旨在介绍有机光电材料的研究进展与应用前景。
一、有机光电材料的研究进展有机光电材料的研究始于20世纪60年代。
当时,科学家们发现,有机分子在光照下会产生电子和空穴,这为有机光电材料的研究奠定了基础。
经过几十年的不断探索和发展,有机光电材料的种类越来越多,性能也越来越优越。
近年来,有机光电材料在三个方面取得了显著进展。
第一方面,有机太阳能电池的效率大幅提高。
太阳能电池是有机光电材料应用的重要方向之一。
过去,有机太阳能电池的转换效率较低,无法与硅基太阳能电池相比。
随着对材料电子结构和器件物理学的深入了解,有机太阳能电池的效率逐渐提高。
2019年,日本京都大学和日电硝子株式会社联合开发出一种新型有机太阳能电池,其转换效率可达26.3%。
第二方面,有机光电材料在传感器领域得到广泛应用。
在安全检测等领域,有机光电材料可以作为传感器,感知不同的外界环境变化。
例如,有机光电传感器可以检测到气体中的有害物质,从而保障人们的生命健康。
第三方面,有机光电材料在显示器和照明领域有较广泛的应用。
有机发光二极管(OLED)是其中的代表之一,它既可以作为灯具使用,也可以用于电视屏幕、手机屏幕等。
与传统显示技术相比,OLED的色彩鲜艳、对比度高、视角宽等优势明显,被誉为下一代显示技术的标志性技术。
二、有机光电材料的应用前景目前,有机光电材料的应用场景正在不断扩展。
以下是此类材料未来可能应用的领域。
第一,智能穿戴。
智能穿戴是未来十年技术市场的一个重要领域。
有机光电材料可以通过感知、处理人体信息,实现智能穿戴的高精度检测、快速诊断和预警。
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Frontier Science8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:A0 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。
Frontier Science9突破。
图 1 各大公司和研究机构展示的最新开发的 O LE D样品(自左至右:美国 GE ,大面积白光光源;韩国三星,大 面积超薄平板显示;日本先锋,柔性显示器;德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会,透明 O LE D )除了在显示领域的应用,白光 OLED 作为一种新型的固态光源也得到了广泛关注。
2006 年, 柯尼卡美能达技术中心开发成功了 1000 c d /m 2 初始亮度下发光效率 64 l m /W 、亮度半衰期约 1 万小时的 OLED 白色发光器件,展示了 OLED 在 大面积平板照明领域的前景。
目前 W O L ED 最高 效率的报道来自德国 L e o 教授的研究组[3],他们采 用红绿蓝三种磷光染料,并采用高折射率的玻璃基板提高光取出效率,得到了 1000 cd/m 2 下效率 124 l m /W 的白光器件,效率超过了荧光灯。
叠层式 OLED 的概念是由 K i do 教授于 2003 年首先提出的,将多个 OLED 通过透明的连接层 串联在一起,可以在小电流下实现高亮度,器件的 寿命也大幅度提高[4]。
2004 年,廖良生与邓青云等 人[5]利用 n 型和 p 型掺杂的 A l q 3:L i /N BP :F e C l 3 结 构作为连接层,在堆叠的周期数目为 3 时实现了 130 cd/A 的 高 效 率 。
2008 年 , 廖 良 生 报 道HA T - C N /A l q 3:L i 的连接层可进一步降低驱动电压,并提高了器件的稳定性,使得叠层器件达到了可实用化的水平[6]。
总体来看,未来 OLED 的方向是发展高效率、高亮度、长寿命、低成本的白光器件和全彩色显示器件,开发高性能可湿法制备的小分子 OLED 材料是降低成本的关键。
高稳定性的柔性 OLED 能 充分体现有机光电器件的特点,但相关基板技术、 封装技术都是亟待解决的问题。
2 有机晶体管材料和器件有机晶体管材料是一类具有富含碳原子、具 有大 π 共轭体系的有机分子。
按照传输载流子电荷的类型可以分为 p 型和 n 型半导体。
并五苯是目前在有机晶体管(OTFT )中应用 最广的有机半导体材料,其薄膜的载流子迁移率 可以达到 1.5 c m 2/V s [7]。
对并五苯分子进行修饰是 目前有机半导体研究的一个重点。
2003 年 M e ng 等人[8]制备了 2, 3, 9, 10- 四甲基取代并五苯,它 的晶体排列与并五苯几乎一样,但是由于甲基的 引入,显著降低了分子的氧化电位,改善了从金电 极到有机半导体的电荷注入。
2009 年,美国 P o l ye ra 公司的 Y a n 等开发了新型的基于萘二甲 酰亚胺(n a p h th a l e n e - d i ca rb o xi m i d e )和北二甲 酰亚胺(p e ryl e n e d i ca rb o xi m i d e )的聚合物,电子 迁移率高达 0.85 c m 2/V s ,该聚合物弥补了目前 n 型有机半导体材料的空白 [9]。
在 2010 年的 S I D 上,索尼发布了一款 4.1 寸 O T F T 驱动全彩 O L ED 屏,该屏幕厚度只有 80 μm ,具备极强的柔软度, 可轻松缠绕在半径为 4mm 的圆柱体上。
索尼独自 开发了新型 O T F T 有机薄膜晶体管,它使用的有机 半导体材料为 p e ri - X a n t h e no xa n th e n e 衍生物[10], 该晶体管的驱动力达到先前传统 O T F T 的八倍。
相对于多晶薄膜晶体管,有机单晶晶体管具有更高的载流子迁移率,可以满足高端领域的需求。
近年来,随着有机单晶制备技术的提高,在单晶晶体管研究方面出现了一系列新的突破。
目前采用红荧烯制备的单晶晶体管,载流子迁移率超过 15 c m 2/V s ,优于传统的无机半导体多晶硅的水平。
2006 年,鲍哲南等人[11]成功的制备了并五苯 和红荧烯的单晶阵列,并在此基础上组装了晶体管器件。
他们首先采用印章法,在 S i /S i O 2 基底上Frontier Science10··制备一层图案化的十八烷基氯硅烷(O T S),然后在此基底上采用真空蒸镀的方法制备并五苯、红荧烯、C60等有机半导体。
采用这种方法制备的晶体管器件阵列,并五苯的载流子迁移率为0.2 c m2/V,开关电流比为106;红荧烯的载流子迁移率为2.4c m2/V s,开关电流比为106。
3 有机太阳能电池的发展与无机硅太阳能电池的光电转换效率相比[12],有机太阳能电池的光转换效率仍停留在比较低的水平上。
因此,有机太阳能电池的研究核心是提高电池的光电转换效率。
通过设计合理的器件结构、改善界面形貌、提高聚合物晶化程度等方法,有机太阳能电池的光电转换效率有了很大的提高。
为了更有效的利用太阳光中的红外部分,目前对窄带隙聚合物有机半导体的研究也开始引起人们的关注,成为有机太阳能电池的一个新的热点,通过采用苯并二噻吩类窄带隙聚合物,UCLA 的Y a ngY a ng小组实现了光电转换效率超过7 %的有机太阳能电池[13]。
1991年,G r a tz e l[14]提出了一种新型的使用羧酸联吡啶钌(Ⅱ)配合物敏化二氧化钛多孔纳米光阳极的光伏电池—染料敏化太阳能电池(D ye S e n s iti ze d S o l a r C e ll,D SS C),为光电化学电池的发展带来了革命性的创新。
染料敏化太阳能电池当前的最高效率是11.04%[15],仍有大幅度提高的余地。
4 有机传感器基于有机晶体管的有机传感器可以广泛的应用于化学和生物领域,用来检测化学物质和生物大分子。
相比于传统的传感器,有机晶体管传感器的优点在于体积小、易于实现阵列化、便于携带、价格低廉。
此外,有机晶体管传感器的响应信号通常是电流信号,便于测试。
与其他化学传感器相比,有机晶体管传感器的优点还在于能够提供更多的电学信息,例如有机薄膜的电导率、场效应电导率、阈值电压、场效应迁移率等。
从待测物的形态来分,可以把有机晶体管传感器分为两类,即气体传感器和液体传感器。
未来有机晶体管传感器的发展是进一步提高器件的响应速度、检出限以及稳定性。
随着有机晶体管技术的发展,尤其是柔性化、阵列化、图案化技术的不断进步,有机晶体管传感器也将随之发展,有望实现柔性传感器[16]和多种样品同时在线分析,成为名符其实的“电子鼻”。
5 有机存储器对于某种特定材料的薄膜,两边加电压,当场强达到一定值时,器件可能由绝缘态(0)转为导电态(1)。
通过某种刺激(如反向电场、电流脉冲、光或热等))又可使器件由1 态恢复到0 态。
这种器件被称之为开关器件。
当外加电场消失时,0 或1状态能够稳定存在,即具有记忆特性,成为存储器件。
相对于传统的硅存储器,有机存储器有着易加工、低成本、可做成大面积、可制备柔性器件、可实现三维存储(高存储容量)等诸多优点。
2005年Y a ng等人[17]发现有机薄膜的纳米粒子间电荷转移引起的电导率突变也可用于存储。
以聚苯乙烯作为主体,掺入6,6-苯基- 碳61-丁酸甲脂(P C BM)作为电子受体、四硫富瓦烯(TT F)作为电子给体,通过甩膜制备成二极管器件。
对器件施加从0到2.6 V的电压,在2.6 V附近,电流从10-7 A迅速升高到10-4 A,即从低电导态(关)升高到高电导态(开)。
转变之后,器件保持在高电导态,实现了信息的写入。
通过施加一个较高的电压,电流从10-4 A降低到10-6 A,可以擦去写入的信息。
同基于晶体管结构的三极有机存储器相比,二极存储器具有结构简单、易于集成、能够充分发挥有机材料特点等优势,因而二极有机储存器将Frontier Science11图 2 OLED 透明显示点阵产品图 3 基于不锈钢衬底的柔性器件有可能成为今后发展的主流。
有机存储器的另一个发展趋势是与纳米技术相结合,实现纳米器件 乃至分子器件的组装,提高存储密度。