《有機分子-金屬氧化物複合紅外探測材料及器件》是依託雲南大學，由
呂正紅擔任負責人的國家自然科學基金專項基金項目。
基本介紹
- 中文名：有機分子-金屬氧化物複合紅外探測材料及器件
- 負責人：呂正紅
- 依託單位：雲南大學
- 項目類型：專項基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目提出一種由石墨烯作透明電極，將有機分子-金屬氧化物複合薄膜(有機-無機複合薄膜)用作紅外探測材料，與有機發光器件(OLED)單片集成紅外-可見光轉換器，它可將紅外光在複合薄膜中產生的光電流直接注入到OLED中發出可見光，從而實現紅外光到可見光的信號轉換。本項目擬從這種複合薄膜的製備及物理性質入手，研究在複合薄膜中產生紅外吸收的物理機制(CTC機制)及其紅外吸收特性；同時研究紅外探測材料與石墨烯電極和OLED的界面結構，揭示紅外光電流的產生、傳輸及紅外光到可見光的轉換機制；通過材料的選擇和器件結構的最佳化，實現紅外-可見光轉換器的高效率高穩定性，以及大氣視窗中特殊波段的近紅外光(約1.5μm)到可見光(約0.5μm)的光-光轉換。本項目將探索出製備通訊視窗用的紅外探測材料的新方法,並開拓紅外探測材料與有機器件集成的新領域，為開發新型紅外探測與成像系統提供科學依據和技術支持。
結題摘要
本項目從尋找高光回響的紅外吸收材料和製備高效率的有機發光二極體著手，再將二者串聯集成研製出可將紅外光轉換成可見光的紅外光學上轉換晶片，並從實驗和理論兩方面對該晶片各個功能層部分進行了深入的研究。在實驗方面，從功能材料的選擇、混合材料的摻雜濃度最佳化、器件結構的設計以及光生載流子的產生及注入進行了系統研究，並研製出紅外-可見光轉換效率高達6.5%的紅外上轉換器件。在理論方面，從有機/有機、無機/有機等界面之間載流子的注入及傳輸特性進行了系統研究，揭示了有機/有機、無機/有機材料界面的載流子產生、注入、複合、分解等過程的機理，在功能材料選擇以及結構設計等方面為未來高性能紅外-可見上轉換器件的研製提供了有力的理論指導。 本項目的開展是從以下兩條研究路線進行。第一主線以材料研究為主：（1）尋找在紅外波段具有光回響的的吸收材料，並最佳化材料的結構以及材料的吸收性能；（2）研究具有高導電率的透明陰極材料和合金材料；（3）研究具有高透過率、高功函式的陽極材料。第二主線以器件設計及製備為主：（1）低功耗、高性能、高穩定性的OLED器件設計；（2）紅外-可見光學上轉換器件設計。結合兩條主線，本項目將最佳化的電極材料、紅外吸收材料、高效率OLED器件串聯集成，最終達到了研製出高性能的紅外-可見雙轉換晶片的目的，並取得了超低電壓OLED器件、2500K白光照明器件、黑色OLED透明電極、高性能紅外-可見上轉換轉換晶片等多項突破性工作進展。 圍繞本項目研究內容，在Advanced Materials、ACS Photonics、Applied Physics Letters等期刊上發表SCI論文26篇，申請中國發明專利10件、美國發明專利3件，培養碩士研究生9名、博士研究生4名。
