陜西有機電發(fā)光材料企業(yè)跟大家一起了解下，有機電致發(fā)光器件領(lǐng)域新成員——有機單晶半導體。

有機半導體材料的歷史可以追溯至20世紀40年代，這一材料體系囊括了有機小分子和有機聚合物兩大類(lèi)。憑借簡(jiǎn)單的低溫加工工藝和良好的機械柔性，有機半導體材料為實(shí)現低成本、大面積柔性電子器件提供了理想的解決方案[1]。

撰文：吉林大學(xué)丁然、安明慧、馮晶，清華大學(xué)孫洪波

更關(guān)鍵的是，有機半導體材料可通過(guò)分子裁剪手段，調控材料的溶解度、極性、能帶結構，以及載流子遷移率等性質(zhì)，為豐富材料的多樣性提供了必要手段。在有機場(chǎng)效應晶體管、有機太陽(yáng)能電池和有機發(fā)光二極管等基礎研究和應用領(lǐng)域，有機半導體材料都已經(jīng)取得了長(cháng)足的發(fā)展，并引起工業(yè)界的廣泛關(guān)注。

近些年，作為有機半導體材料的一個(gè)重要分支，有機單晶材料以其諸多優(yōu)越特性成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。有機單晶具有規則有序的分子排列，為揭示分子間結構與性質(zhì)之間的關(guān)系和有機半導體基本物理性質(zhì)提供了良好的模型體系[2]。此外，其低的雜質(zhì)含量、高的載流子遷移率以及高的熱穩定性等優(yōu)點(diǎn)，對光電子領(lǐng)域的發(fā)展也產(chǎn)生深遠的影響。

在早期的研究中，有機單晶半導體材料作為重要的工具，用以衡量和評價(jià)材料內部的電荷輸運能力?；趫?chǎng)效應晶體管器件結構，可測量晶體材料的表面電荷輸運能力，已報道..優(yōu)的遷移率高達43 cm2 V-1 s-1。因在材料內發(fā)現了放大自發(fā)輻射(ASE)和激光振蕩等現象，又使其在光泵浦激光器領(lǐng)域應運而生，并迅速成為研究的熱點(diǎn)[3]。而有機單晶電致發(fā)光器件的研究，可以追溯至1963年，作為..種被應用于有機電致發(fā)光器件的材料，具有跨時(shí)代的意義，推動(dòng)了有機電致發(fā)光器件的發(fā)展和應用。在Web of Science網(wǎng)站檢索“有機單晶”關(guān)鍵詞，可以看到，僅過(guò)去半個(gè)世紀的時(shí)間里，已有超過(guò)41000篇相關(guān)文章發(fā)表，這種對有機單晶材料的狂熱已延伸到多種類(lèi)型的光電器件上。

吉林大學(xué)馮晶教授與清華大學(xué)孫洪波教授研究團隊合作，在Laser & Photonics Reviews上發(fā)表綜述論文[4]，結合近年來(lái)該團隊的相關(guān)工作，從有機單晶光電特性、生長(cháng)方法到電致發(fā)光器件應用，系統評述了有機單晶在電致發(fā)光領(lǐng)域的..新研究進(jìn)展。

(a)模板剝離法制備有機單晶發(fā)光二極管器件流程；(b) 有機單晶發(fā)光二極管器件結構及(c)能級結構；(d)有機單晶發(fā)光二極管電致發(fā)光照片(1.藍2.綠3.紅4.白)

文章首先從分子堆積模式、電荷輸運能力、發(fā)光特性以及各向異性等角度出發(fā)，介紹了近年來(lái)有機單晶在光電特性方面的理論和實(shí)驗研究。這些重要性質(zhì)與電致發(fā)光器件應用息息相關(guān)，對其深入的了解可為進(jìn)一步優(yōu)化材料性能、器件結構和工藝提供重要依據。文章又回顧了制備高質(zhì)量有機單晶的各種方法，包括溶液法、熔融法以及氣相法等，這些生長(cháng)方法的改進(jìn)有助于有機單晶光電器件的快速發(fā)展。同時(shí)總結了有機單晶電致發(fā)光器件領(lǐng)域的..新進(jìn)展，包括兩種典型的器件結構，發(fā)光二極管和發(fā)光場(chǎng)效應晶體管器件。

文中詳細介紹了團隊在有機單晶電致發(fā)光器件方面的工作：

提出模板剝離法制備有機單晶發(fā)光二極管器件，實(shí)現載流子均勻注入和面發(fā)光器件； 利用苯-噻吩齊聚物晶體材料實(shí)現偏振可調的可變光發(fā)光二極管器件； 借助染料分子摻雜技術(shù)并優(yōu)化器件結構，成功實(shí)現了..率紅綠藍三色發(fā)光的有機單晶發(fā)光二極管器件； 利用熒光偏振探測技術(shù)，結合..性原理計算，提出了摻雜有機單晶中組、客體分子的堆積模型，..終證明摻雜有機晶體材料內部客體分子處于一種“..” ** 式摻雜結構； 采用雙摻雜技術(shù)，實(shí)現均勻發(fā)光并覆蓋紅綠藍波段的寬光譜的白光有機單晶材料，并借此制備了..率高顯色指數的有機單晶白光發(fā)光二極管器件。

這些工作為拓展晶體材料在光電器件領(lǐng)域的應用提供了關(guān)鍵信息。文章的..后展望了有機半導體單晶未來(lái)在電致發(fā)光領(lǐng)域將要面臨的機遇和挑戰。陜西有機電發(fā)光材料選擇可以聯(lián)系綠元生物。