摻雜有機半導體的電傳導特性及其在光電器件中的套用

《摻雜有機半導體的電傳導特性及其在光電器件中的套用》是依託蘇州大學，由王照奎擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：摻雜有機半導體的電傳導特性及其在光電器件中的套用
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王照奎
• 依託單位：蘇州大學

項目摘要

有機半導體材料以其原料易得、廉價、重量輕等優點，在現代光電子器件中得到了廣泛的套用。但由於有機半導體內分子間微弱的范德華力，電荷在分子間的傳遞要通過跳躍的方式完成，導致其相對較弱的電導特性。通過摻雜，可增強有機半導體材料的電學特性、減少有機層與電極的接觸勢壘、操控界面處能級的匹配等。過去國內外關於摻雜有機半導體材料及器件的研究，多集中於器件性能的提高，關於其物性以及相應物理機制的研究則相對緩慢。本項目擬對摻雜有機小分子材料展開物性方面的基礎研究，通過研究不同類型有機客體、無機客體p型摻雜對有機半導體材料的電子結構、載流子、電荷的傳輸特性、金屬/有機、有機/有機界面化學的影響狀況等，力求在對比研究的基礎上探索有機摻雜與無機摻雜機理上的本質不同，理解有機半導體摻雜的一些基本機制，為進一步提高有機光電器件的性能提供思路和依據。

結題摘要

本項目主要對摻雜有機小分子材料展開物性方面的基礎研究，通過研究不同類型有機客體、無機客體 p 型摻雜對有機半導體材料的電子結構、載流子、電荷的傳輸特性、金屬/有機、有機/有機界面化學的影響狀況等，在對比研究的基礎上探索有機摻雜與無機摻雜機理上的本質不同，理解有機半導體摻雜的一些基本機制，為進一步提高有機光電器件的性能提供思路和依據。 在有機/無機半導體摻雜機制與物性分析方面，利用基於流壓特性曲線的差分法（Differential Method），研究了有機半導體薄膜中的缺陷、trap 密度及分布，對器件性能的影響，並用於評價器件的老化機制等；利用X線光電子能譜（XPS）、In-situ紫外光電子能譜（UPS）技術研究了摻雜有機半導體中的電子結構、電荷轉移以及載流子傳輸特性等；利用同步輻射 X 射線衍射和X 射線小角散射原位實時表征，研究了鈣鈦礦薄膜的微結構、缺陷和形貌等晶體薄膜特性。 在有機半導體光電器件方面，開發出了高效、長壽命、低成本的摻雜OLED器件，並用於製備基於溶液旋塗的單層OLED器件；開發出多種基於水溶液旋塗的過渡金屬氧化物材料，可用於製備大面積、柔性有機光電器件；開發出有機/無機雜化導電布拉格反射鏡（DBRs），可用於構建電泵浦有機垂直腔面發射雷射器諧振腔；開發出水添加劑、界面輔助晶化、種子誘導晶化等方法可控生長鈣鈦礦晶體薄膜，使得有機無機雜化鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率提高到18.48%；開發出Pb-In二元金屬鈣鈦礦太陽能電池，器件效率和穩定性提高的同時，降低了Pb的使用量。 綜上所述，本項目順利完成了預定的研究計畫，在有機半導體摻雜及器件製備的研究中從物理機制、理論設計到工藝製備、測試技術等方面取得了十分有意義的成果。