基本信息
- 項目名稱：
- 高性能有機半導體發(fā)光與共振隧穿器件
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 隨著技術(shù)上的突破，有機半導體器件開始在許多應用領(lǐng)域扮演重要的角色，其巨大的發(fā)展?jié)摿σ呀?jīng)凸顯。例如，有機發(fā)光器件將會成為新一代顯示和半導體照明技術(shù)，有機太陽能電池會對能源領(lǐng)域有重大影響，有機薄膜晶體管將被用于下一代電子電路中，等等。 本項目中，我們成功的開發(fā)了高性能的有機發(fā)光與共振隧穿器件。首先，針對有機發(fā)光器件，通過對熒光與磷光發(fā)光技術(shù)的結(jié)合，提出了一種新的器件結(jié)構(gòu)，利用該結(jié)構(gòu)開發(fā)的藍光器件，總的峰值發(fā)光效率能夠達到26.7 cd/A, 功率效率17.3 lm/W。這一數(shù)值要比傳統(tǒng)的單層磷光器件高出30%。同時利用此結(jié)構(gòu)，通過使用不同性能的熒光材料，發(fā)光效率衰減問題也能夠得到解決。在綠光器件中，與傳統(tǒng)的單層磷光器件相比，具有新結(jié)構(gòu)的器件能夠改善效率衰減達到26%之多。該方法可以廣泛的用于改善有機發(fā)光器件的性能。 在此基礎上，把金屬納米粒子引入有機發(fā)光器件中，開發(fā)了一種新型的雙功能有機半導體器件，在不同的電壓驅(qū)動下，器件分別具有共振隧穿和發(fā)光性能。通過對有機半導體層的厚度和金屬納米粒子濃度的優(yōu)化，器件的共振隧穿峰的峰谷比能夠達到4.6以上，且半高寬小于1.4 V。并且，隨著電壓的提高，器件具有發(fā)光特性。因此，該類型器件可以被用于新型存儲設備，振蕩電路，或者邏輯電路中。
- 詳細介紹：
- 本項目中，我們成功的開發(fā)了高性能的有機發(fā)光與共振隧穿器件。首先，針對有機發(fā)光器件，通過對熒光與磷光發(fā)光技術(shù)的結(jié)合，提出了一種新的器件結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，分別把熒光和磷光材料摻雜到不同的主體材料中，并使用一中間層將這兩種類型的材料分開，這樣就能夠讓這兩種材料在器件中發(fā)揮不同的功能：熒光材料主要用來利用改變載流子的輸運，而磷光材料主要用來激子轉(zhuǎn)化。從而能夠達到提高發(fā)光效率和降低效率衰減的目的。利用該結(jié)構(gòu)開發(fā)的藍光器件，總的峰值發(fā)光效率能夠達到26.7 cd/A, 功率效率17.3 lm/W。這一數(shù)值要比傳統(tǒng)的單層磷光器件高出30%。同時利用此結(jié)構(gòu)，發(fā)光效率衰減問題也能夠得到解決。在綠光器件中，與傳統(tǒng)的單層磷光器件相比，具有新結(jié)構(gòu)的器件能夠改善效率衰減達到26%之多。該方法可以廣泛的用于改善有機發(fā)光器件的性能。 在此基礎上，把金屬納米粒子引入有機發(fā)光器件中，開發(fā)了一種新型的雙功能有機半導體器件，在不同的電壓驅(qū)動下，器件分別具有共振隧穿和發(fā)光性能。通過對有機半導體層的厚度和金屬納米粒子濃度的優(yōu)化，器件的共振隧穿峰的峰谷比能夠達到4.6以上，且半高寬小于1.4 V。并且，隨著電壓的提高，器件具有發(fā)光特性。器件的主要操作機理在于：由于金屬納米粒子的引入，改變了載流子的輸運特征，金屬納米粒子能夠限制電荷的自由流動并具有存儲電荷的功能，從而使得器件表現(xiàn)出兩種不同的操作模式。在低電壓下，器件表現(xiàn)出類電容的特性，在高電壓下，器件表現(xiàn)出發(fā)光二極管特性。因此，該類型器件可以被用于新型存儲設備，振蕩電路，或者邏輯電路中。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 有機半導體器件已經(jīng)成為新一代電子技術(shù)的一個重要分支，其巨大的發(fā)展?jié)摿σ呀?jīng)凸顯。例如，有機發(fā)光器件（OLED）將會被用于新一代顯示和半導體照明產(chǎn)品中。本項目中，我們成功的開發(fā)了高性能的有機發(fā)光與共振隧穿器件。 首先，針對有機發(fā)光器件，通過對熒光與磷光發(fā)光技術(shù)的結(jié)合，提出了一種新的FIP器件結(jié)構(gòu)，利用該結(jié)構(gòu)開發(fā)的藍光器件，在100 cd/m2的條件下，總的峰值發(fā)光效率能夠達到26.7 cd/A, 功率效率17.3 lm/W。這一數(shù)值要比傳統(tǒng)的單層磷光器件高出30%。同時利用此結(jié)構(gòu)，通過使用不同性能的熒光材料，發(fā)光效率衰減問題也能夠得到解決。在綠光器件中，與傳統(tǒng)的單層磷光器件相比，具有FIP新結(jié)構(gòu)的器件能夠改善效率衰減達到26%之多。該方法可以有效的用于改善有機發(fā)光器件的性能，從而使得OLED能夠更廣泛的被用于顯示與半導體照明領(lǐng)域。 在此基礎上，把金屬納米粒子引入有機發(fā)光器件中，開發(fā)了一種新型的雙功能有機半導體器件，在不同的電壓驅(qū)動下，器件分別具有共振隧穿和發(fā)光性能。通過對有機半導體層的厚度和金屬納米粒子濃度的優(yōu)化，器件的共振隧穿峰的峰谷比能夠達到4.6以上，且半高寬小于1.4 V，達到應用的要求。并且，隨著電壓的提高，器件具有發(fā)光特性。因此，該類型器件可以被用于新型存儲設備，振蕩電路，或者邏輯電路中。
科學性、先進性
- 與其它技術(shù)相比，項目中所提出的技術(shù)方法具有明顯的優(yōu)勢來提高有機發(fā)光與共振隧穿器件的性能，并且該方法具有很強的適用性。首先，采用FIP技術(shù)的有機發(fā)光器件比目前廣泛采用的方法開發(fā)的器件表現(xiàn)出更高的發(fā)光效率，超過30%。通過選用合適的熒光材料，采用該技術(shù)開發(fā)的器件在效率衰減方面也能夠提高超過26%。 同時，此方法具有工藝簡單，適用性強的特點，可以被用來開發(fā)其它各種顏色的有機發(fā)光器件或其它類型的有機電子器件，如有機太陽能電池。 通過把把金屬納米粒子引入有機發(fā)光器件中，開發(fā)的新型雙功能有機半導體發(fā)光/隧穿器件。其表現(xiàn)出很高的共振隧穿和發(fā)光特性，達到了應用水平。就其共振隧穿效應來說，其性能明顯高于同類有機器件一倍以上，例如，器件的共振隧穿峰的峰谷比能夠達到4.6以上。采用該方法開發(fā)的器件，結(jié)構(gòu)簡單，性能高，易于大面積制備和成本低等特點。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 1, 2009年，基于該技術(shù)的報告被MRS會議接受； 2，2009年3月到5月，基于此技術(shù)參加香港青年發(fā)展局的科技創(chuàng)業(yè)計劃競賽獲得二等獎； 3，2009年，基于該技術(shù)撰寫的科學論文被德國《高級功能材料》接收并發(fā)表； 4，2009年6月，基于此技術(shù)開發(fā)的OLED原型照明系統(tǒng)獲得施奈德能源效益三等獎； 5，2007年12月，由此技術(shù)作為一個部分開發(fā)的高效能源系統(tǒng)獲得中華電力能源創(chuàng)新基金。
作品所處階段
- 目前處于實驗室開發(fā)和原型展示階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 獨家授權(quán)，合同授權(quán)，或合作開發(fā)等方式
作品可展示的形式
- 實物+磁盤+現(xiàn)場演示+圖片+原型樣品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- OLED發(fā)光技術(shù)具有能源轉(zhuǎn)化效率高，壽命長，制備工藝簡單等優(yōu)點，并且是一種面發(fā)光光源，能夠提供完全不同于傳統(tǒng)的點光源或線光源的照明效果?？梢云毡榈挠糜谛乱淮@示或半導體照明產(chǎn)品中，不但能夠顯著提高產(chǎn)品的性能，更能夠極大地提升產(chǎn)品的能源利用效率，從而達到節(jié)省電力能源，減少溫室氣體排放的目的。本項目中開發(fā)的技術(shù)能夠?qū)LED發(fā)光性能得到進一步的改善，并且開發(fā)了一種新型的混合雙功能器件，其能夠在很多光電子和微電子領(lǐng)域得到應用，例如，新一代存儲器件，邏輯控制電路，以及發(fā)光器件等。目前，基于OLED技術(shù)的顯示和照明市場都在快速的發(fā)展過程中，根據(jù)行業(yè)機構(gòu)DISPLAYSEARCH預測，OLED用于顯示的市場容量能夠在2016達到71億美元，用于半導體照明的市場能夠達到60億美元的規(guī)模。同時，基于有機電子技術(shù)的器件也能夠在其它領(lǐng)域有著廣泛的應用，例如，有機存儲設備，有機太陽能電池等。
同類課題研究水平概述
- 有機半導體器件是目前半導體技術(shù)的一個新的重要分支，隨著技術(shù)上的突破，有機半導體器件開始在許多應用領(lǐng)域扮演重要的角色，其巨大的發(fā)展?jié)摿σ呀?jīng)凸顯。 而作為發(fā)展較早且比較成熟的有機發(fā)光器件（OLED）開始在新一代顯示產(chǎn)品和高效半導體照明產(chǎn)品領(lǐng)域中顯示其獨特的優(yōu)勢。國際上許多的研究機構(gòu)和公司都投入了巨大的資金來開發(fā)此技術(shù)。 在有機發(fā)光技術(shù)中，一個重要的技術(shù)標準就是發(fā)光效率。目前來說，白光OLED器件的發(fā)光效率超過40-60lm/W已經(jīng)在歐美很多機構(gòu)得以實現(xiàn)，該數(shù)值已經(jīng)超過普通的燈絲發(fā)光的幾倍（一般來說，燈絲燈泡的效率在10-15 lm/W）。為此，美國能源部提出的技術(shù)路線是要求能夠在2015年將白光OLED效率提高到150 lm/W。目前來說，一個很重要的阻礙因素是藍光OLED效率還比較低，但由于藍光是三元色之一，因此，要實現(xiàn)以上目標，很大程度上要解決藍光的發(fā)光效率。為此，本項目中采用一種新的器件結(jié)構(gòu)，并用于開發(fā)藍光OLED器件，在沒有對電荷注入層摻雜的情況下，峰值發(fā)光效率就能夠達到26.7cd/A，功率效率達到17.3lm/W，接近目前國際同行水平，如果通過與電荷注入層摻雜技術(shù)結(jié)合，器件效率能夠極大地被提高。 另外，目前國際上普遍采用磷光發(fā)光技術(shù)來提高OLED的峰值發(fā)光效率，但該技術(shù)的一個缺點就是，隨著電流的增加，效率衰減的很嚴重，從而導致在高亮度下，器件的實際效率很低。雖然很多機構(gòu)都提出各種解決方案，但實際結(jié)果并不理想。為此，采用本項目中開發(fā)的FIP器件技術(shù)，與同類的單層磷光發(fā)光器件相比，效率衰減能夠被提高26%之多，從而改善器件的使用性能。 而在有機共振隧穿器件方面，在國際范圍內(nèi)，其還處于比較初級的開發(fā)階段。雖然許多機構(gòu)提出了各種方案，如超晶格結(jié)構(gòu)等，但器件性能普遍比較低（例如共振隧穿峰的峰谷比低于2，且有很大的峰寬），達不到實際應用的要求。本項目中，通過把納米技術(shù)與有機發(fā)光技術(shù)結(jié)合，開發(fā)的有機共振隧穿器件表現(xiàn)出了很好的性能（共振隧穿峰的峰谷比達到4.6,半高寬小于1.4 V），因此，具有很高的應用價值。
