摘要：有机共轭聚合物的载流子传输性能与共轭结构息息相关.然而,在分子水平上理解分子共轭长度与材料及器件性能的关系仍缺乏相关依据,设计和开发新型且共轭长度连续可控的结构单元在合成上面临挑战.基于此,本研究提供了一种新的分子设计和合成思路,通过氧化偶联的方式合成了一系列分子共轭长度可控的苯并二吲哚二酮衍生物的共轭低聚物,并将其构建成相应的聚合物,展示了其可调控的电子传输性能.随着中间构筑单元共轭长度的增加,材料的最低未占分子轨道(LUMO)能级逐渐降低,带隙变窄,传输性质由p型传输转变为双极型传输.含有单个苯并二吲哚二酮构筑单元的聚合物PBIDI-4F-T表现出了9.05×10^(-2) cm^(2)·V^(-1)·s^(-1)的最大电子迁移率和4.21×10^(-3) cm^(2)·V^(-1)·s^(-1)的最大空穴迁移率.本工作为探索电子受体低聚物单元共轭长度与聚合物载流子电荷传输性能之间的构效关系提供了新的参考.

摘要：设计并合成了2种苝二酰亚胺分子PBI1和PBI2,研究了bay区的苯氧基团邻位甲基取代对分子构型及分子聚集的影响.通过对单晶结构的分析,发现邻位甲基的引入明显影响苝二酰亚胺分子构型,使得4个苯氧基呈中心对称分布.由于甲基的空间位阻效应,有效地减弱了分子间π-π相互作用,从而提高了分子的溶解性与溶液加工成膜性.研究结果表明,在π共轭分子结构中的关键位置引入小的甲基取代基能够显著调控分子的聚集行为,有效减少光电材料分子中非光电活性(增溶性基团)的含量,对光电材料分子的设计合成具有重要的指导意义.

摘要：金属纳米粒子以其特殊的体积效应、量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应提供了诸多优异的光学和电学性能.实验表明,利用金属纳米粒子的光学和电学效应可以有效提升有机光电器件的综合性能.目前在有机发光二极管器件中流明效率最好的增强效果为150%,在有机光伏器件中功率转换效率最好的增强效果为70%,特别是在一些高效有机光电器件中的成功应用,虽然增强的比例相对较低,但是器件效率基数大,最终得到的器件性能相当优异.这些性能提升的主要机理包括表面增强荧光、等离激元光捕获、能量转移、电学效应、散射效应等.本文以金属纳米粒子的表面等离子体共振效应和电学效应为主线,按照不同纳米粒子及器件中的修饰位置进行分类,系统总结了金属纳米粒子提高有机发光二极管器件和有机光伏器件性能方面的工作.针对纳米粒子的局域表面等离子共振效应作用范围小,增强波长单一等问题,总结了一些新的设计思路如远场增强效应、纳米粒子和激子剖面的调控与匹配及散射增强效应等,希望为进一步的结构设计提供帮助.

摘要：设计了环己基苯与十八烯的双溶剂量子点墨水体系,研究了具有CdSe@ZnS/ZnS核/壳结构的绿光量子点(QDs)成膜规律及其发光特性。设计的高沸点、低表面张力的十八烯和低沸点、高表面张力的环己基苯所组成的双溶剂墨水体系增强了马兰戈尼流,减弱了量子点在像素坑边缘的沉积,实现了在像素坑中制备表面平整的量子点薄膜。研制的分辨率为240 PPI的倒置结构顶发射绿光量子点阵列发光器件启亮电压2.7 V,最高亮度132 510 cd/m^(2),最大外量子效率14.0%,为采用喷墨打印工艺制备高性能量子点电致发光点阵器件提供了借鉴。

摘要：共掺Rb^(+)、Zn^(2+)得到了(Cs_(0.8)Rb_(0.2))(Pb_(0.93)Zn_(0.07))(Br_(1.8)Cl_(1.2))蓝光钙钛矿量子点。相比未掺杂的CsPb(Br_(1.8)Cl_(1.2))量子点,Rb^(+)、Zn^(2+)与卤素离子(Br^(-)、Cl^(-))形成更加稳定的钙钛矿八面体晶型,抑制了Cl^(-)空位缺陷的形成,提高了量子点的稳定性。掺杂后的量子点溶液光致发光效率从未掺杂的5%显著提高到52%,同时辐射复合也得到了显著增强。Rb^(+)、Zn^(2+)共掺使量子点的HOMO能级上移0.31 eV,降低了从空穴传输层(HTL)到发光层(EML)的注入势垒,有利于空穴注入。基于Rb^(+)、Zn^(2+)共掺的蓝光钙钛矿量子点,设计了结构为ITO/PEDOT∶PSS/TFB/Pe⁃QDs/TPBi/LiF/Al的发光二极管器件,得到发光峰位于470 nm、半峰宽为19 nm的蓝光发射,最大外量子效率(EQE_(max))达到3.55%。

摘要：设计了空穴传输材料聚乙烯基咔唑(PVK)与绿光无镉磷化铟(InP)量子点共混体系,改善了量子点团聚效应,减少了量子点之间相互作用产生的非辐射Förster能量转移(FRET),提高了共混无镉量子点薄膜的光致发光效率(PLQY),从24.2%提升至30.1%。同时,PVK的掺入提高了共混发光薄膜的空穴传输性能,改善了量子点电致发光器件的载流子平衡,使器件的最大外量子效率(EQE)达到5.94%,较未掺杂器件提高了32%。该聚合物掺杂方法可为研制高性能绿光InP量子点发光二极管提供参考。

摘要：针对我国有机发光二极管(OLED)显示领域对低成本、高性能材料及简约器件制备工艺的重大迫切需求,提出不含贵重金属的纯有机材料体系及相关器件研究计划;开发并完善自主知识产权的新一代发光材料/主体材料体系,使发光效率和寿命达到实用化的水平;掌握新一代发光材料的发光机制、构效关系、激发态过程及其调控规律,实现兼顾结构简单、高效率、长寿命的新型器件结构,明确其内在物理机制和规律,为高性能材料和器件开发提供科学指导和解决方案,并在此基础上实现显示器件的优化设计、集成和可控制备.

摘要：设计并合成了两种基于5,6-二氟苯并噻二唑和双噻吩丙烯腈单元的D-A型共轭聚合物,聚[(5,6-二氟-苯[c][1,2,5]噻二唑-4,7-基)-交替-((E)-2,3-双(3'-(2-辛基十二烷基)-(2,2'-双噻吩)-5,5'-基)丙烯腈)](DFBT812)和聚[(5,6-二氟-苯[c][1,2,5]噻二唑-4,7-基)-交替-((E)-2,3-双(3'-(2-癸基十四烷基)-(2,2'-双噻吩)-5,5'-基)丙烯腈)](DFBT1014)作为聚合物太阳电池的给体材料。通过侧链工程,引入了2-辛基十二烷基和2-癸基十四烷基侧链实现对聚合物的溶解性,结晶性以及共混膜形貌的调节。研究结果表明,共轭聚合物DFBT812与PC_(61)BM的共混膜表现出更好的相分离尺度,能够促进载流子的传输和抽取。基于共轭聚合物DFBT812的太阳电池器件取得了0.87 V的开路电压和6.25%的能量转换效率。除此之外,基于DFBT812的聚合物太阳电池器件在活性层厚度为220 nm时仍然表现出6%的能量转换效率。

摘要：光纤激光器是大功率激光、空间激光通信、引力波探测、地球磁力探测等国家安全与科学前沿领域的迫切和重大需求.稀土离子掺杂的高增益玻璃光纤是光纤激光器的核心工作介质.氟硫磷酸盐(fluoro-sulfo-phosphate,FSP)激光玻璃具有稀土溶解度高、受激发射截面大、光学光谱性质优异等特点,是高增益激光光纤的潜在候选.本文从玻璃形成区、玻璃结构与性质关系、掺稀土玻璃发光与激光角度系统研究了Al F_(3)-R_(2)SO_(4)-RPO_(3)/Zn(PO_(3))_(2)(R=Li、Na、K)系列新型FSP玻璃.结果表明,热力学方法有助于简便快速地确定玻璃形成区,为该类新型激光玻璃设计提供指导.通过固体核磁共振谱、拉曼光谱、差示扫描量热分析、耐久性实验等揭示了Zn(PO_(3))_(2)能够提高FSP玻璃的结构聚合度和阴阳离子相互作用强度,从而增强玻璃的抗析晶稳定性和化学耐久性等,为大尺寸玻璃制备和光纤拉制奠定基础.Er^(3+)/Yb^(3+)共掺FSP激光玻璃典型的Er^(3+):^(4)I_(13/2)→^(4)I_(15/2)跃迁(~1.5μm)的荧光寿命为5.9~7.5 ms,发射截面为8.5×10^(–21)~9.0×10^(–21)cm^(2),光谱品质因子最高为6.4×10^(–23)cm^(2)s,饱和强度最低为1.0×10^(7)W/m^(2),优于部分掺铒磷酸盐、氟磷酸盐激光玻璃.通过组分优化,本文制备了Er^(3+)/Yb^(3+)共掺FSP单模光纤,峰值增益达4.7 d B/cm@1535 nm.基于该光纤实现了阈值约为50 m W、斜率效率为11.3%的光纤激光.

摘要：设计合成了Por-N,Por-NBr,Por-Cu-N和Por-Cu-NBr四种水醇溶性小分子卟啉衍生物.对这类卟啉小分子衍生物的紫外可见吸收光谱研究表明,基于金属铜配位的卟啉小分子衍生物较未配位化合物有微弱的蓝移.循环伏安法对这类小分子卟啉衍生物的研究表明,基于金属铜配合物的卟啉衍生物的最高占有分子轨道能级均没有明显变化.采用空间电荷限制电流方法对小分子卟啉衍生物的研究表明,基于金属铜配位的卟啉小分子衍生物的电子迁移率得到明显提高.以聚合物PCE10为给体材料,富勒烯衍生物PC71BM为受体材料,以及合成的小分子卟啉衍生物为阴极界面层制备了结构为ITO/PEDOT:PSS/PCE10:PC71BM/卟啉小分子衍生物/Al的聚合物太阳电池器件.器件研究结果表明,化合物Por-NBr,Por-Cu-N与Por-Cu-NBr作为电子传输层的器件的光电转换效率达到9%以上,其中以Por-Cu-N作为阴极界面层的器件达到的最高效率为9.12%,相应器件的短路电流密度,开路电压以及填充因子分别为16.91 m A·cm-2,0.79 V和68.1%.表明这类水醇溶性小分子卟啉衍生物作为聚合物太阳电池的阴极界面层有着广阔的应用前景.