【精品课件】有机光电功能材料

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有机光电功能材料讲座第三讲121页PPT

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Functional Materials
Magnetic materials Semiconductor spintronics Fuel cells and related technologies
Terahertz technologies （太赫，相当于百亿赫）
Piezoelectric, pyroelectric and ferroelectric materials Gallium nitride materials, devices and applications DNA nanofabrication Direct write materials Organic polymer electronics – the next revolution
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塑料晶体管
Printable transistor and its building blocks
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Highlight in materials science
The smallest T.V. screen in the would.
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有机电子学 Organic electronics
Organic Light Emitting
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Nano-Materials 纳米材料
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New Foresight Report on Functional Materials
Six new foresight reports have been published by the IOM's Foresight Materials Panel, including "Functional Materials - Future Directions" and, "Smart Materials for the 21st Century". NPL have contributed to the Functional Materials report which includes recommendations on the following areas -

07-1有机光电功能材料讲座

Luciferin + O2 Luciferase
O O C O C R
1
R2
Spontaneous
R2
CO2 +
O
C* R1
Light
Luciferase (Firefly enzyme) 虫荧光素酶
Luciferin (firefly)
N S
“Glowing” Plants
Luciferase gene cloned into plants
两种不同纳米线的交叠，形成p-n结而构成的纳米LED.
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塑料晶体管
Printable transistor and its building blocks
7
Highlight in materials science
The smallest T.V. screen in the would.
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材料科学的发展与进步
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材料科学的发展与进步
材料和材料科学: 人们因劳动生产而需要材料。

材料的应用, 代表着一个时代的标志和进步。
人类从石器时代—青铜器时代—铁器时代的演变, 经历了漫长的岁月。Leabharlann 17材料科学的发展
材料 —— 功能材料 ——光电功能材料

高分子材料 —— 功能高分子材料 ——光，电功能高分子材料
HO
S N O
HO
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Future direction of functional materials 功能材料的新书
12
Nano-Materials 纳米材料

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New Foresight Report on Functional Materials

有机光电材料.课件

02
有机光电材料的特性
光学性质
吸收光谱
有机光电材料能够吸收特定波长的光，表现出不同的吸收光谱。
荧光光谱
有机光电材料在受激发后能发射荧光，荧光光谱是其重要特性之一。
发光效率
有机光电材料的发光效率高，能够在较低的驱动电流下实现较高的亮度。
稳定性
有机光电材料的光稳定性较好，不易因光照而分解或变色。
05
有机光电材料的挑战与前景
面临的挑战
稳定性问题
效率提升
有机光电材料在光照、氧气和湿度等环境因素下容易发生降解，导致性能下降。
目前有机光电材料的效率相较于无机材料还有待提高，尤其是在光伏和LED等领域。
大规模生产
生物相容性和安全性
实现有机光电材料的大规模生产和应用，需要解决工艺和成本等方面的问题。
跨学科交叉研究
结合生物学、化学、物理学等多学科知识，拓展有机光电材料在生物医学、能源和环境等领域的应用。
工艺优化和成本降低
优化有机光电材料的制备工艺，降低成本，推动其大规模生产和应用。
06
有机光电材料的实际应用案例
有机发光二极管显示屏
总结词
有机发光二极管显示屏是利用有机光电材料制成的显示技术，具有轻薄、可弯曲、低功耗等优点。
详细描述
有机非线性光学材料具有较高的非线性系数和较短的响应时间，能够实现高速、高效的光信号处理。在光通信中，可以利用有机非线性光学材料实现光信号的调制、解调、倍频等功能，提高通信容量和传输速度。
有机场效应晶体管在电子书中的应用
总结词
有机场效应晶体管是一种利用有机光电材料制成的电子器件，具有高开关比、低噪声等优点，被广泛应用于电子书等便携式电子产品中。

(完整版)光电材料

(完整版)光电材料-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN目录目录 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 1前言--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3 2 有机光电材料 -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 32.1光电材料的分类------------------------------------------------------------------------------------------- 32.2有机光电材料的应用 ------------------------------------------------------------------------------------ 42.2.1有机太阳能电池材料 -------------------------------------------------------------------------- 42.2.2有机电致发光二极管和发光电化学池---------------------------------------------------- 52.2.3有机生物化学传感器 -------------------------------------------------------------------------- 52.2.4有机光泵浦激光器------------------------------------------------------------------------------ 52.2.5有机非线性光学材料 ------------------------------------------------------- 62.2.6光折变聚合物材料与聚合物信息存储材料--------------------------------- 62.2.7聚合物光纤 ----------------------------------------------------------------- 72.2.8光敏高分子材料与有机激光敏化体系-------------------------------------- 72.2.9 有机光电导材料 ------------------------------------------------------------ 72.2.10 能量转换材料 ------------------------------------------------------------- 82.2.11 染料激光器---------------------------------------------------------------- 82.2.12 纳米光电材料 ------------------------------------------------------------- 83 光电转化性能原理-------------------------------------------------------------------------- 84 光电材料制备方法-------------------------------------------------------------------------- 94.1 激光加热蒸发法 ------------------------------------------------------------------ 94.2 溶胶-凝胶法---------------------------------------------------------------------- 94.3 等离子体化学气相沉积技术（PVCD） ---------------------------------------- 104.4 激光气相合成法----------------------------------------------------------------- 105 光电材料的发展前景 ---------------------------------------------------------------------- 111前言有机光电材料是一类具有光电活性的特殊有机材料。

有机光电材料

电子导电高分子：具有共轭π键，其本身或经过“掺杂”后具有导电性的一类高分子材料。
电子导电高分子的特点：高分子链上有共轭π键
n 聚乙炔
Nn 聚吡咯
Sn 聚噻吩
n 聚对苯
CH CH n
聚苯乙炔
NH n
聚苯胺
结构特点
纯净的电子导电聚合物本身导电率并不高，必须经过掺杂才具备高的导电性。
掺杂是向空轨道注入电子，或是从充满轨道拉出电子，改变π电子能带的能级，出现半充满能带，减小能量差，减小电子或空穴迁移的阻力。
太阳能电池是太阳能光伏发电的基础和核心，是一种光能转变为电能的器件，用适当的光照在上边之后器件两端会产生电动势。
典型的太阳电池是一个p-n结半导体二极管。 ◆ p-n结的形成过程(N型半导体中含有较多
的空穴，而P型半导体中含有较多的电子，这样，当P型和N型半导体结合在一起时，就会在接触面形成电势差，这就是P-N结)。
有机电致发光的研究历史
(1) 1963年Pope等发现有机材料单晶蒽的电致发光现象； (2) 1977年Chiang等发现具有高度共轭结构聚乙炔的导电特性； (3) 1982年Vincett将有机电致发光的工作电压降至30V； (4) 1987年Tang等人首先报道8一羟基喹啉铝薄膜的电致发光； (5) 1990年Friend等报告在低电压下高分子PPV的电致发光现象； (6) 1992年Heeger等发明用塑料作为衬底柔性高分子电致发光器
无机：这种无机原料太阳能电池造价昂贵，因而与其他一些能源发电比起来缺乏竞争力。(纵然如此研究者也不在少数)
有机：未来太阳能电池的主流发展方向强调的是更轻便、更灵活，最重要的是，更便宜。因而目前有机太阳能的现状是：研究机构纷纷投身研究有机太阳能，企业也纷纷涉足有机太阳能。

光电功能材料课程 ppt课件

与直径的立方成正比，故其比表面积（表面积／体积）与直径成反比。随着颗粒直径变小，比表面积将会显著增大，说明表面原子所占的百分数将会显著地增加，假如原子间距为310-4微米，表面原子仅占一层，粗略地估算表面原子所占的百分数见表171。
超微颗粒的表面与大块物体的表面是十分不同的，若用高倍率电子显微镜对金超微颗粒（直径为 2′10-3微米）进行电视摄像，实时观察发现这些颗粒没有固定的形态，随着时间的变化会自动形成各种形状（如立方八面体，十面体等），它既不同于一般固体，又不同于液体，是一种准固体。在电子显微镜的电子束照射下，表面原子仿佛进入了"沸腾"状态，尺寸大于10纳米后才看不到这种颗粒结构的不稳定性，这时微颗粒具有稳定的结构状态。
所谓“眼睛”，即可利用SPM直接观察原子、分子以及纳米粒子的相互作用与特性。
所谓“手”，是指SPM可用于移动原子、构造纳米结构，同时为科学家提供在纳米尺度下研究新现象、提出新理论的微小实验室。
同时，与纳米材料和结构制备过程相结合，以及与纳米器件性能检测相结合的多种新型纳米检技术可用于操纵单个生物大分子。
三、纳米的奇异特性
纳米颗粒的线度是1-100nm，它可以是单个颗粒，也可以是微粒的集合体。构成它的物质可以是元素，也可以是化合物。由于纳米颗粒的线度介于微观的原子，分子，和宏观物体之间，其结构和特性既不同于微观的原子核分子，也不同于宏观物体，具有独特的特性。
①表面效应球形颗粒的表面积与直径的平方成正比，其体积
纳米材料是纳米科技发展的重要基础。纳米材料是指材料的几何尺寸达到纳米级尺度，并且具有特殊性能的材料。其主要类型为：纳米颗粒与粉体、纳米碳管和一维纳米材料、纳米薄膜、纳米块体等。纳米材料结构的特殊性[如大的比表面以及一系列新的效应(小尺寸效应、界面效应、量子效应和量子隧道效应)]决定了纳米材料出现许多不同于传统材料的独特性能，进一步优化了材料的电学、热学及光学性能。对于纳米材料的研究包括两个方面：一是系统地研究纳米材料的性能、微结构和谱学特征，通过和常规材料对比，找出纳米材料特殊的规律，建立描述和表征纳米材料的新概念和新理论；二是发展新型纳米材料。目前纳米材料应用的关键技术问题是在大规模制备的质量控制中，如何做到均匀化、分散化、稳定化。

有机光电功能材料

有机光电功能材料
有机光电功能材料是一类具有光电转换功能的材料，它们能够将光能转化为电能，或者将电能转化为光能。

这类材料在光电器件、光伏发电、光电传感器等领域具有广泛的应用前景。

有机光电功能材料主要包括有机光伏材料、有机光电器件材料、有机光电传感材料等。

有机光伏材料是一类能够将光能转化为电能的材料，它们通常由有机半导体材料构成。

有机半导体材料具有较宽的带隙，能够吸收可见光甚至红外光，将光能转化为电子激发，从而产生电流。

有机光伏材料具有柔性、轻薄、成本低廉等优点，适合于大面积、柔性应用，因此在太阳能电池、光伏发电等领域具有广泛的应用前景。

有机光电器件材料是一类能够将电能转化为光能的材料，它们通常由有机发光材料构成。

有机发光材料具有发光效率高、发光颜色丰富、制备工艺简单等优点，适合于显示器件、照明器件等领域的应用。

目前，有机发光二极管（OLED）已经成为一种重要的显示器件，广泛应用于手机、电视等领域。

有机光电传感材料是一类能够将光信号转化为电信号或者将电信号转化为光信号的材料，它们通常由有机半导体材料构成。

有机光电传感材料具有响应速度快、灵敏度高、制备工艺简单等优点，适合于光电传感器、光通信器件等领域的应用。

有机光电传感材料在信息技术、通信领域具有重要的应用价值。

总的来说，有机光电功能材料具有广泛的应用前景，能够推动光电器件、光伏发电、光电传感器等领域的发展。

随着材料科学、光电技术的不断进步，相信有机光电功能材料将会在未来发挥越来越重要的作用。

有机光电材料.

导电高分子
导电高分子
高分子本身具备传输电荷的能力
复合型导电高分子
本征导电高分子（结构导电高分子）
电子导电聚合物
离子导电聚合物
氧化还原型导电聚合物
载流子?
导电的基本概念

载流子材料在电场作用下能产生电流是由于介质中存在能自由迁移的带电质点，这种带电质点被称为载流子。常见的载流子包括：自由电子、空穴、正负离子，以及其它类型的荷电微粒。

2000年诺贝尔化学奖得主
美国物理学家Heeger
美国化学家 MacDiarmid
日本化学家 Shirakawa
导电高分子
迄今为止，国内外对结构型导电高分子研究得
较为深入的品种有聚乙炔、聚对苯硫醚、聚对苯
撑、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等。其中以掺杂型聚乙炔具有最高的导电性，其电导率可达5×103～104Ω-1· cm-1（金属铜的电导率105Ω1· cm-1）。但是其环境稳定性问题至今解决不好，影响了其使用。环境稳定性好的聚苯胺、聚吡咯（德国BASF公司已批量生产）、聚噻吩目前成为导电高分子的三大品种。
有机光电材料
主讲人：牛小玲
有机光电材料的概念及类型
有机光电材料：指具有光电转换功能的有机材料；及具有光、电特性的有机材料。也指用于制造各种光电设备的材料。光能电能本次介绍的有机光电材料： (1)导电高分子材料（复印机的原理） (2)光电转换材料（太阳能电池、红外探测器） (3)电致发光材料 (LED 显示器） (4)液晶（电光、光色效应）
导电高分子

聚合物是分子型材料，原子与原子间通过共享价价电子只能在分子内的一定范围内自由迁移，缺
电子形成共价键而构成分子，共价键属于定域键，

有机光电功能材料分类

有机光电功能材料分类
有机光电功能材料是一类能够将光能转化为电能，或者在电场或电流作用下表现出光学效应的材料。

根据其功能和特性，有机光电功能材料可以分为以下几个主要分类：有机光电转换材料（Organic Photovoltaic Materials）：这类材料可将光能转化为电能，常用于太阳能电池和光电探测器等光电转换设备。

它们通常由有机分子、有机半导体材料和聚合物构成。

有机发光材料（Organic Light-Emitting Materials）：这类材料能够将电能转化为光能，广泛应用于有机发光二极管（OLED）等光电显示和照明设备。

常见的有机发光材料包括有机染料和聚合物。

光敏材料（Photosensitive Materials）：这类材料在受到光照或电场激发后产生光学效应，用于光敏记录、激光打印、光刻制造等领域。

光敏材料常包含感光剂、波长转换剂和光致变色剂等。

有机光学材料（Organic Optical Materials）：这类材料具有特殊的光学特性，包括透明性、折射率调控和非线性光学效应，并可用于光纤通信、光学薄膜和光学透镜等领域。

有机电致变色材料（Organic Electrochromic Materials）：这类材料能够在电场刺激下实现颜色变化，可应用于电子纸、调光玻璃和显示器件等领域。

有机传感材料（Organic Sensing Materials）：这类材料能够响应特定物理或化学刺激，如温度、湿度、气体和生物分子等，用于传感与检测应用，例如生物传感器和环境监测。

有机光电功能材料

有机光电功能材料
有机光电功能材料是指结构为有机分子的光电功能材料，它们的主要性质是具有光电功能的正孔（即电子）和负孔（即空穴）的双重效应。

因此，有机光电功能材料同时具有光传感器的特性和电子器件的器件特性，因而对于计算机、移动设备、传感器、汽车等高科技系统具有重大的应用价值。

有机光电功能材料在结构上比传统的无机材料更复杂，其功能相对复杂。

它在电子和光电领域中同时具有良好的电子传导性和光学性能，可以用于制备多种光学和电子器件。

在电子方面，它可以用作光电探测器、晶体探测器、光电二极管和光电开关等器件；在光学方面，它可以用作发光二极管、光电转换器和可见光传感器等电气设备。

有机光电功能材料的主要构成成分是有机半导体（OSC）和有机磷光材料（OLEDs）。

有机半导体可以用来制备光电探测器、晶体探测器等电子器件，同时具有较高的光电转换效率。

由于有机半导体的制备方法简单，可以大量生产，大大降低了制备有机光电功能元件的成本。

有机磷光材料是一种聚合物类的发光元件，具有高效、节能、可调节亮度等优点，可以用来制备发光二极管和可见光传感器。

目前，有机光电功能材料的研究和应用正在不断发展，主要在以下几个方面：首先，在材料化学方面，研究者正在研究如何改善有机材料的分子结构以改善性能；其次，在器件方面，研究者正在研究如何设计新的有机光电功能器件；再次，在应用上，有机光电功能材料正在被用于生物传感、汽车照明、量子计算机等新兴应用领域。

总的来说，有机光电功能材料的发展具有重要的战略意义，可以有效地推动光电技术的发展，为能源、环境和人类和社会发展做出贡献。

随着有机光电功能材料的技术不断成熟，在新型能源、智能系统、交通安全等诸多领域发挥着重要作用。

有机光电功能材料

有机光电功能材料
有机光电功能材料是一类具有光电转换功能的材料，广泛应用于光电器件、传
感器、光电存储器等领域。

这类材料具有许多优异的性能，如高载流子迁移率、宽光谱吸收、可调光电性能等，因此备受关注和研究。

首先，有机光电功能材料具有较高的载流子迁移率。

这意味着在这类材料中，
电子和空穴能够在材料内部快速传输，从而提高了光电器件的响应速度和效率。

例如，有机太阳能电池利用有机光电功能材料的高载流子迁移率，实现了较高的光电转换效率，成为可再生能源领域的热点研究方向之一。

其次，有机光电功能材料具有宽光谱吸收特性。

这意味着这类材料可以吸收较
宽范围的光谱，包括可见光、红外光甚至紫外光。

这种特性使得有机光电功能材料在光电器件中具有更广泛的应用前景，例如在光电传感器中，可以实现对多种波长光的高效检测。

另外，有机光电功能材料的光电性能可调特性也是其独特之处。

通过对材料结
构的设计和调控，可以实现有机光电功能材料的光电性能调节，如光电响应速度、光电转换效率等。

这为有机光电功能材料的应用提供了更多可能性，使其在不同领域具有更灵活的适用性。

总的来说，有机光电功能材料具有高载流子迁移率、宽光谱吸收和可调光电性
能等优异特性，因此在光电器件、传感器、光电存储器等领域具有广阔的应用前景。

随着对这类材料的深入研究和开发，相信其在未来会有更多的突破和应用，为光电领域的发展带来新的活力和可能性。

有机光电材料.课件

提高有机发光二极管性能策略
材料优化
研发新型有机材料，提高发光效率、稳定性和寿命，降低成本，推动OLED技术的广泛应用。
器件结构优化
通过改进器件结构，如采用多层结构、微腔效应等，提高 OLED的光电性能和色彩表现。
制造工艺改进
优化制造工艺，如提高薄膜制备质量、降低界面电阻等，提高OLED的生产效率和良品率。
国内外研究现状及发展趋势
国内研究现状
01
介绍国内在有机光电材料研究方面的进展，包括科研
团队、研究成果及应用情况。
国外研究现状
02 概述国外在有机光电材料领域的研究动态，关注国际
前沿发展趋势。
发展趋势
03

预测有机光电材料未来的发展趋势，提出可能的研究
方向和挑战。
02
有机光电材料基础知识
有机光电材料分类
低成本
有机光电材料制备工艺相对简单，成本较低，有利于大规模生产。
有机光电材料应用领域
显示技术
OLED显示器具有自发光、高对比度、轻薄等优点，已广泛应用于电视、手机等电子产品。
光伏技术
聚合物太阳能电池具有重量轻、可弯曲折叠等特点，适用于便携式设备和特殊应用场景。
光探测技术
有机光电探测器具有高灵敏度、快速响应等特点，可用于图像传感、光通信等领域。
溅射镀膜
利用高能粒子轰击靶材，使材料溅射出来并沉积在基底上。
分子束外延
在超高真空条件下，精确控制分子束流，实现高质量薄膜的外延生长。
其他制备技术
化学气相沉积
通过气态反应物在基底表面发生化学反应，生成所需材料薄膜。
电化学沉积
利用电化学方法在基底上沉积材料，实现薄膜制备。