先进有机光电材料与器件研究中心介绍

薄膜物理_研究组
分工责任人： 严铉俊：技术_负责人 陈克明：安全卫生_负责人 艾得燕：日常事务_负责人 王海波：学生_召集人
有机半导体载流子迁移率指标
3 10 2 10
Si wafers Poly-Si a-Si:H
Processors
迁移率 (cm2/ V.s.)
1 10 0 10 -1 10 10-2 10-3 -4 10 -5 10 -6 10
all photolithography patterning transferable to flexible substrates
capacitor
304.8mm
pixel scan line
OTFT
data line
主要研究内容
1、有机/高分子共轭材料与塑基电子器件 - 高迁移率有机半导体材料 – 物理方法 - 有机/高分子晶体管 - 有机/高分子光伏电池 2、高分子凝聚态物理 - 结晶和液晶高分子的相结构和相行为 - 表面和界面上有机/高分子的取向生长 - 高有序有机/高分子薄膜的制备原理和方法
S
N N N N N Cu N N N
Pentacene 1992
S
S S S
S
p-type
PF-CuPc 1998
F F N F N F F F F F F N N F N Cu N N N F F F F F F
PF-6T
F F F S F F F S F S
2001
F F S F S
F S F
Low-cost ICs
Smart cards, displays, biometrics & sensors
E-paper CuPc/CoPc
Rubrene Pentacene MPc DH6T& a-6T PT & P3HT
1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006
器件结构、材料种类、凝聚态结构
器件结构差异对性能的影响
BC-OTFT
(Bottom-Contact)
Au SiO2 Substrate Au
gate
接触限制 !
TC-OTFT
(Top-Contact)
Au Organic Layer SiO2 Substrate gate Au
高功能有机晶体管器件设计 – 袁剑峰工作
目标牵引的研究与开发基地 ! 规范了同学们的工作重点和评价标准！
光电中心简介 - 核心成员与分工合作
高 分 子 物 理 与 化 学 国 家 重 点 实 验 室
有机电子学 Organic electronics 闫东航 耿延候 王利祥 谢志元 王植源 马东阁 韩艳春 薄膜物理 材料化学 材料化学 器件工程 材料化学 器件物理 图形微加工
光电中心简介 - 光电中心定位
- 1999年成立。
- 是先进有机光电材料与器件基础科学问题和关键技术的研发中心， 是培养高级人才、推动国内外学术交流的基地。 - 通过探索新的合成方法及研究物质的凝聚态规律，开发新型有机/高 分子光电功能材料及其加工方法，集中发展发光二极管、晶体管、 滤光器、衰减器、放大器以及激光器的制备与集成技术。 - 开发具有自主知识产权的关键技术，通过技术转让和公司孵化等形 式促进与产业界建立伙伴关系。
RT
80oC
120oC
Evolution with temperature Evolution with film thickness
室温亚稳态薄膜 (尺寸效应)
Multi-layers
集全Hale Waihona Puke Baidu的力量
3 inch 200x160 pixel OTFT-LCD plate on glass
Fabrication techniques for integrate device
AFM image
源漏电场
栅 电 场
改善物理接触：诱导结晶成核。3相(无机、金属、有机) 2相(无机、有机)
利用电场分布：电场辅助电荷注入。U源电极 = 介电层电势降 + U半导体
优化加工次序：绝缘栅/源漏电极有机半导体，降低污染
典型的高迁移率有机半导体材料
CuPc 1988 6T 1989
高迁移率材料具有层状有序结构的自组织性质 单晶 > 多晶 > 非晶
与王利祥组合作
液晶型有机分子的薄膜生长 – 王言、唐艳红工作
344 h
Phase I
120 min
Phase II
0 min
Induced phase
Sub-monolayer
反常形核机理 (亚稳分解)
Monolayer
Evolution with time
F
PF- Pentacene 2004
F F F F F F F F F F F F F F
n-type
F
10-2100 cm2/Vs
10-1101 cm2/Vs
共蒸镀薄膜迁移率与组分的关系 – 张坚、王军工作
10-5 10-6 10-7 10-2 10-8 10-9 10-10 10-3 mobility conductivity 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 10-4 1.0 存在 共晶区
RCAOE
先进有机光电材料与器件研究中心
Research Center for Advanced Organic Optoelectronics
中国科学院长春应用化学研究所， 高分子物理与化学国家重点实验室
State Key Laboratory of Polymer Physics and Chemistry Changchun Institute of Applied Chemistry Chinese Academy of Sciences
CuPc-CoPc 1:1 0.021 CuPc-CoPc 1:9 0.012 CoPc
-3.8
102
-2.4 5102 -7.5 104 105
CuPc
CoPc
0.010 -10.1
IBM J. RES. & DEV. VOL. 45 NO. 1 JANUARY 2001
材料的凝聚态结构与迁移率的关系
光 电 中 心
有机光电子学 Organic opto-electronics 有机光子学 Organic photonics 软印刷技术基础 Soft-processing
工作模式：各专长研究组分工合作
- 形成各研究组专长，具备合作研究的条件； - 建立通畅交流渠道，强强联合形成高水平成果； - 遵守学术道德规范，保护先进，保障交流与健康发展。
3.46eV CuPc 5.17eV
100
3.75eV
CoPc 5.07eV
10-1
?
Mobility(cm2/Vs)
(ohm-1cm-1)
Materials CuPc
m on/off 2/Vs) VT(V) ratio (cm 0.040 -13.8 105
CuPc-CoPc 9:1 0.057