有机光电材料研究阐述

有机光电材料研究阐述

杨伟博

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摘要：有机光电材料主要是指有机功能材料中存在光电功能活性，具有光电响应快，易加工等特点，在无机材料的应用过程中，可以作为新材料应用。还能够在分子尺寸中控制电子运动，制作形成分子的器件，因此，有机光电材料也被称为

分子材料。有机光电材料具有突破无机材料，制作形成电路集成度的可能，还能够模拟生物体系中的信息处理的过程，具有重要的作用。本文主要讲解有机光电材料研究的状况。

关键词：有机；光电材料；研究

有机光电材料是一种存在光电活性的有机材料，在有机晶体管，有机发光二极管，有机存储器以及有机太阳能电池等领域中广泛应用[1]。在有机光电材料中具有大π共轭体系，碳原子。可以将有机光电材料分为聚合物以及小分子两种。有机光电材料与无机光电材料相比，可以使用溶液法，进行柔性器件制备以及大面积的制备。有机材料的结构组织多种多样，具有比较宽广的性能调节的空间，还能够使用分子设计的方法，进而根据性能制定需要的分析，最终获得具有相关性能的有机材料，还能够制备分子器械以及纳米器件。随着有机光电材料技术的不断发展，大大推动有机光电子学的研究以及发展。有机光电子学是一门新兴的涉及信息，化学，物理以及材料等领域的交叉学科。在有机光电子学中材料化学占据重要的地位。随着有机光电材料的研究的不断深入，能够在更加广泛的领域中应用。

1  有机发光二极管

在20世纪60年代中，有学者使用多层膜结构，首次得到高发光效率，高量子效率，低驱动电压，高亮度的有机发光二极管[2]。与传统的发光以及显示技术相比，有机发光二极管具有重量轻，体积小，驱动电压低，材料种类丰富等特点，还能够使用湿法制备，大面积制备，使用柔性器件制备等。近年来，有机发光二极管技术发展速度较快，并逐渐在大型平板中应用。之后在2002年中使用有源驱动的有机发光二极管显示的相机，标志着有机发光二极管的研究得到进一步应用[3]。在2007年，应用有机发光二极管制作采集电视机，在电视领域中得到进一步发挥。白光的有机发光二极管成为一种新型的固态光源。使用有机发光二级滚还能够制作大面积白色发光器件，进而在照明领域中得到发展。有学者使用红绿蓝三种磷光染料，高折射率的玻璃基板制作出高效率的白光器件，能够将效率超过荧光灯。将多个有机发光二极管使用透明的连接层进行串联，能够大幅度的提高器件的寿命。还有这些研究中针对连接层进行堆叠周期为3时，能够提高效率。使用HAT- CN/Alq 3 :Li 的连接层，可以进一步提高器件的稳定性，降低驱动的电压，提高器件的实用性水平[4]。随着有机发光二极管的不断发展，能够制作形成成本更低，寿命更长，亮度更高以及效率更高的器件。还能够开发研究出性能更高的小分子的有机发光二极管，能够有效的降低成本。使用柔性的有机发光二极管可以提高稳定性。

图1有机光电高分子材料研究领域的研究特点分布

2  有机晶体管的材料以及器件

有机晶体管材料是一类重要的有机光电材料，材料中富含碳原子，具有大π共轭体系的有机分子。有机晶体管材料可以分为n型半导体，p型半导体两种，主要根据载流子电荷的差别[5]。在有机晶体管中应用比较广泛的有机半导体材料为并五苯，具有1.5 cm 2 /Vs的薄膜的载流电子迁移率。在并五苯分子中通过实行不同的修饰，可以改变有机晶体管的功能，改善注入的电荷的速度，提高迁移率，增强驱动力。与多晶体薄膜晶体管相比，有机单晶晶体管的载流子的迁移率更高，可以在更加高端的领域中广泛应用。随着有机单晶体研究技术的发展，能够突破迁移率，满足高端电子设备的需要。

3  有机太阳能电池的发展

与无机的太阳能电池相比，有机太阳能电池的光电转换效率不够高，在研究过程中需要进一步提高光电转换效率。在设计过程中需提高聚合物的晶化程度，提高器件结构的合理性，将界面的形貌进行改善，进而提高有机太阳能电池的光电转换效率。加强对窄带隙聚合物有机半导体的研究，使用苯并二噻吩类窄带隙聚合物，进而提高了有机太阳能电池的光电转换效率[6]。在研究过程中使用新型的羧酸联吡啶钌配合物敏化二氧化钛多孔纳米光阳极的光伏电池，制作形成染料敏化的太阳能电池，大大提高了有机太阳能电池的光电转换效率，达到11.04%[7]。

图2有机太阳能电池研究前沿主题的演变趋势

4  有机传感器

有机传感器能够在化学以及生物领域中广泛应用，检测生物大分子以及化学物质的状况。与传统传感器相比，有机传感器具有较多的优点，比如便于携带，体积较小，容易实行阵列化，价格较低等。有机晶体管的传感器中会实现响应的信号为电流信号，能够更方便快捷的检测。有机晶体管传感器与其他化学传感器比较，还可以提供一些电学信息，比如场效应的电导率，有机薄膜的电导率，场效应迁移率，阈值电压等。有机晶体管的传感器可以分为液体传感器以及气体的传感器两种。随着有机晶体管传感器的进一步发展，可以进一步提高稳定性，检出限以及响应速度，还可以进一步提高阵列化，柔性化，图案化等技术

[8]。

5  有机存储器

有机存储器与传统无机存储器相比，具有较多的优点，比如成本较低，容易加工，能够制备形成柔性器件，可以做成大面积器件，可以进行高存储容量等。在研究过程中，意外发现有机薄膜的纳米粒子之间可以进行电荷的转移，在这时，会发生电导率的突变，这个现象能够在存储中应用。与三级有机存储器相比，二级存储器更加容易进行集成，结构简单，可以将有机材料的特点充分发挥出来，因此，在存储器领域中广泛应用二级有机存储器[9]。这种有机固体的信息存储材料可以实现信息的读取，写入，擦除等功能，并且体积较小，存储密度较高，容易制备，品种比较多，价格较低等特点。

6  聚合物光纤

聚合物光纤是一类重要的有机光电材料，具有易加工性，柔软性等特点，与塑料光纤相比，耐热性以及光传输损耗更小，可以在有源器件中广泛应用。聚合物光纤是通过掺杂稀土形成的，在聚合物中稀土离子具有发射、吸收广谱的作用[10]。

7  结语

有机光电材料的研究受到社会各界的关注，发展速度会不断提高。有机光电材料主要包括有机发光二极管，有机晶体管的材料以及器件，有机太阳能电池，有机传感器，有机存储器，聚合物光纤等。在有机光电材料的研究中，会进一步发展有机光电材料的理论，结构以及性能的特点，优化材料的性能，进一步提高材料的稳定性，探索新材料，提高光电性能的持久性。在技术上，能够进一步提高器件的实用性，降低成本，提高响应速度，提高稳定性，应用效率，形成产业化，规模化，并进一步提高有机光电材料的发展。

参考文献：

[1] 张杰,张元晶,张慧卿,等. 有机光电高分子材料研究热点和前沿分析[J]. 化工学报,2021,72(6):3421-3432.

[2] 周鑫. 基于窄带隙有机光电探测器材料的研究进展[J]. 广州化工,2023,51(1):34-40.

[3] 尹璠,德健博,廖清,等. 基于联苯衍生物的有机光电功能材料及器件的研究进展[J]. 中国激光,2023,50(1):75-86.

[4] 姚丽娟,方铉,房丹,等. 有机-无机杂化卤化物钙钛矿材料稳定性及其在光电探测器方面的研究进展(特邀)[J]. 光子学报,2021,50(1):26-44.

[5] 孟辉,郭江,余晚晴,等. 有机光电材料在光致电化学传感器中的研究进展[J]. 化学传感器,2021,41(2):28-37.

[6] 郭一冬. 可溶液加工有机磷光主体材料及发光材料的合成及其光电性能研究[J]. 百科论坛电子杂志,2020(15):349.

[7] 陈晓丽,雷蕴麟,王守宇. 新型零维有机-无机杂化材料(C6H14N)3[Sb3I12]的合成与光电性能[J]. 天津师范大学学报（自然科学版）,2022,42(1):19-25.

[8] 周渊,郭鹏智. 机器学习在有机光电材料筛选中的应用[J]. 兰州交通大学学报,2022,41(4):42-47.

[9] 薛沛然. 圆偏振发光有机光电材料的设计、制备及应用研究[D]. 江苏:南京邮电大学,2022.

[10] 曹锦珠. 杂原子取代对联苯型有机光电材料的性能调控研究[D]. 北京:北京工业大学,2022.