基本介紹
- 中文名：面向電泵雷射的有機晶態材料設計、製備及器件化
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：馬於光
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
有機雷射特別是電泵有機雷射一直是有機半導體研究的重要方向和器件目標。由於其理論意義與實用價值巨大同時實現的難度極高，因此一直被視為有機半導體領域的最前沿。本項目針對有機雷射關鍵科學問題，希望發展兩類有機半導體雷射材料（有機晶體、有機複合晶體）和兩種有機電泵雷射器件結構（分布反饋雷射、場效應注入雷射），建立有機雷射材料中高密度能量載體（激子、光子）可控調製（放大）的方法，初步揭示載流子、激子和光子在長程有序結構的有機晶態材料中的運動規律，突破三項關鍵技術（材料設計與製備、光子學微加工、電泵雷射器件製作），力爭在國家首先實現有機電泵雷射的輸出，作出具有國際影響力的重大貢獻，顯著提升國家在該領域的學術地位。
結題摘要
有機雷射研究的意義重大：（1）雷射技術發展的需要；（2）有機半導體材料科學發展的需求。（3）重大科學發展的機遇。開展有機電泵雷射材料與器件的研究（通常需要極高電流密度下工作，是一種目前研究很少涉及的極端條件），有助於發展長程有序新結構所帶來的一系列新現象、新特徵、新效應、新功能，有助於揭示載流子、激子和光子在長程有序結構的有機高分子材料中的運動規律，建立新的有機光電子理論，從而成為材料科學學科一個新的生長點。 本項目的總體目標是發展有機半導體雷射材料，揭示載流子、激子和光子在長程有序結構的有機晶態材料中的運動規律，力爭在我國首先實現有機電泵雷射的輸出，獲取一批具有自主智慧財產權的核心專利技術，作出具有國際影響力的重大貢獻，顯著提升我國在該領域的學術地位。 圍繞上述科學目標，本項目在材料與器件方面開展了系統創新研究，取得了一些重要的研究成果，發表學術論文（標註）39篇（全部為SCI檢索，其中IF＞9的論文8篇Angew. Chem. Int. Ed. 2篇； Adv. Energy. Mater.1篇，Adv. Funct. Mater. 3篇；Chem.Sci. 1篇，Chem.Mater.1篇）。 重要的成果包括：（1）提出基於高能激發態反向隙間竄越（RISC）的“熱激子”原理。電致發光生成大量的三線態（T）激子（比例為75%），限制電致發光器件效率，同時增加雷射過程的損耗。我們發展在若干螢光分子體系中輻射單線態（S）激子的生成比例可以突破自旋限制，到達接近100%。光譜與理論分析表明存在一種在激發水平的的過程即 “Hot-exciton”路徑。這個新發展的路徑貢獻於觀測到的高S激子生成，可極大提升電致發光效率，同時為有電泵有機雷射的實現帶來新的希望。（2）論述CT與局域激發態雜化原理（HLCT）。依據量子化學原理提出提高CT態材料發光效率的分子設計原理，發展當CT與局域激發態能量接近、軌道構型匹配時能夠雜化形成一個新的發光效率高、單線態激子比例大的材料體系。為高效率、低成本材料設計提供了理論與實驗依據。(3)發展高發光、高遷移率CN-DSB晶體材料體系, 發光效率達到80%、電子空穴遷移率分別達到μh = 1.0 (cm2/V s)；μe = 2 .5(cm2/V s)； 實現大電流密度、邊發射TFT發光器件，為進一步電泵有機雷射奠定基礎。
