有机光电材料的研究与合成

有机光电材料的研究与合成

学生陈福全学号1042032112 学院化学学院摘要有机光电材料中具有光电功能活性的是有机光电材料，它们所具有的特点已

使其成为无机材料不可替代的新材料，具有易加工、光电响应快的特性，有可能在分子尺寸实现对电子运动的控制，并制成分子器件，因此又被称为分子材料，不仅有可能突破现有无机材料集成电路集成度，而且有助于阐明和模拟生物体系中信息处理过程．自80年代以来，此领域的研究非常活跃，世界各国竞相投入，新发现层出不穷．

关键字有机光电材料研究合成有机分子材料

引言上次听了讲座，感觉这是一个很新的领域，在很多领域都有应用，有很大的潜力，值得了解和研究。

光和电的物理本质和内在联系自19世纪以来也已被逐渐阐明。电能的应用彻底改变了人类的历史进程，从最初电灯的发明到依托电力的现代机器大工业的蓬勃发展，它使得人类文明以难以置信的速度飞跃前进。而更为古老的光学，则在人们认识到其波动和量子性相统一及现代激光技术诞生的基础上从经典光学进入了现代光学的新纪元。光电(包括磁)现象的本质是紧密联系的，两者在一定条件下可以相互转化，现今已有大量具特殊光电性能的材料被人们所研究。

有机光电材料的发展大致经历了如下历程：

1、导电高分子，最早的合成高分子酚醛塑料的主要用途是电绝缘材料，其他大品种合成高分子材料也长期被大量用作电绝缘材料，因此形成了高分子材料与导电无缘的传统观念．

2、电致发光有机材料，1988年邓青云报道了层状结构有机电致发光二极管，开辟了新领域，1990年Burroughes等报道了以聚苯撑乙烯(PPV)为发光材料的电致发光二极管，1995年Pei等与其他几个研究小组先后独立发现具有电池原理和发光二极管结构的发光电化学池．1996年，Hide，Brouwer等分别发现了光泵浦可产生激光的聚合物材料与器件．1998年在聚合物激光领域又取得新进展。

3、合物非线性光学材料，三阶非线性光学有机聚合物材料的研究起始并集中于取代聚

双炔类化合物．

4、折变聚合物材料与聚合物信息存储材料，在利用光折变原理研究的光信号信息存储

聚合物材料方面取得了新进展．在外加电场存在下，用一对脉冲激光束在聚合物薄膜通过改变电荷分布，以非脉冲激光扫描实现“读取”电荷分布图，得到存储信息，可用于激光束存储信息，有望大大加快计算机的运算速度．光存储比电存储型计算机运算速度提高1 000倍以上，光盘存储密度也很高．聚合物成本比无机晶体材料低，且制备加工方便．

5、聚合物光纤塑料光纤,它的优点是柔软性好、易加工，但在光传输损耗和耐热性方

面比石英光纤差，适用于短距离通讯，世界上非常重视塑料光纤在医院及其他局域网短距离信息传输中的应用，对下世纪光纤人户具有重要意义。

6、敏高分子材料与有机激光敏化体系，光刻胶主要用于大规模集成电路，在光照下，

光刻胶发生交联或降解，使溶解度降低(称正性光刻胶)或提高(负性光刻胶)．

7、有机光电材料，在受光辐射时，具有电导率增加效应的材料称为光电导材料，一般

将具有光电导效应的有机化合物类与高分子类通称为有机光电导材料。

8、能量转换材料，能量转换的高分子材料备受重视，主要有隐身材料，光、电转换材。

有机光电材料的应用原理

对于本征∏一共轭分子半导体而言，如果使用合适能量的光来代替热激发过程，则必然能使载流子浓度大幅增加。如果体系载流子传输能力较强的话，则导电性会显著增强，这就是光导过程。如果在不加外电场的情况下，带正负电荷的光生载流子借助内建电场向相反方向运动，最后为正负电极所收集并对外部回路做功，就构成了光伏打电池的基本工作原理。反之，如果在体系内有大量空穴一电子载流子，也可以预见，二者复合同样会导致共轭分子的激发态，在跃迁回基态的过程中会发出相应的荧光或磷光，此即所谓电致发光过程。这些现象都充分证明了光电过程在某些条件是一个矛盾对立统一的过程。由于有机分子较无机材料具有密度小，价格低廉且结构的易修饰性强等优势，近年来科研和工业界大量的注意力开始已经转移到对有机分子光电功能的研究开发之上，形成一个新的科研热点。化学家及材料学家正是从设计合成特殊的有机丌一共轭体系出发，探索其在光电功能领域内的应用，并以此为反馈指导分子设计。

有机光电材料的主要产品

1．TCNQ(7，7’，8，8’一四氰基对苯二醌二甲烷)，TCNQ分子式为C12H4N。，是一种铁锈色结晶粉末，熔点为294～300℃，纯度为98％(豪尔思企标)，是一种典型的平面共轭分子，具有较强的接受电子能力。它可以和许多电子给予体形成电荷转移复合物，与喹啉系化合物形成的复合物(盐)可用于制作TCNQ固态电容，与金属铜、银形成的有机络合物M—TCNQ可用作兆位存贮器的存贮材料和纳米储氢功能材料，另外还可用于制造导电油墨等。

2．BIQ—TCNQ(7，7’，8，8’一四氰基对苯二醌二甲烷一N一丁基异喹啉盐)，BIQ —TCNQ是TCNQ与N一丁基异喹啉(BIQ)反应而形成的电荷转移复合物,是一种黑色粉末，熔点为225～240℃，纯度为98％(豪尔思企标)，是一种典型的平面共轭分子，具有较强的接受电子能力，主要用于制造TCNQ型固态电容器。

3．EDOT(3，4一乙撑二氧噻吩)，EDOT是制备PEDT聚合物导电材料的单体，其分子式为C。H。O：s，是一种无色或浅黄色液体，纯度为99％(豪尔思企标)。科学家发现，PEDT 具有非常高的电导率(300s／cm)、成膜性能好、薄膜透明、不容易被氧化、发光效率高等性能，PEDT及衍生物是制备固态聚合物电容器、塑料抗静电涂层、照相软片涂层、有机发光二极管(OLED)、太阳能电池等的理想材料。相信随着下游产品的开发，EDOT的用量将大幅上升。

4．N—VC(N一乙烯基咔唑)，N—VC分子式为C14HIlN，是_种白色或类白色结晶粉末，熔点为64～66℃，纯度为99％(豪尔思企标)，分子结构其聚合物(PVK)是一种通用的光电聚合物材料，泛应用于静电复印和高速摄影技术中，近年来作为电致发光的空穴传输材料或磷光主体材料，在有机发光技术中得到了广泛的研究。因此工业上对N一乙烯基咔唑单体将有广泛的需求。

5．TCNQF4(2，3，5，扣四氟一7，7’，8，8’一四氰醌一二甲烷)，是一种金黄色结晶粉末，熔点为295～300℃，纯度为97％、99％(豪尔思企标)，足一种新型的有机电磁材料，正越来越多地用于OLED和记录材料中。目前北京豪尔思科技有限公司曹建湘等采