有机功能材料与器件

有机功能材料与器件

——FunctionalOrganicMaterials&Devices,FOM&D1整理课件OUTLINEIntroductionofCMSOD@IAMBasicPictureforEveryoneandEverythingSociety–Life–Methodology–KnowledgeFunctionalOrganicMaterials&Devices,FOM&DFunction-Organics-Materials-DevicesDifferencefromOrganicElectronicsBasicReferenceandRequirementsBasicPictureofOrganicMoleculesSummaryandAssignHomework2整理课件IntroductionofCMSOD@IAM3整理课件自我介绍-CMSOD@IAM团队CMSOD@IAM科学研究团队建设服务社会人才培养平台建设在科学研究方面，以分子制造、跨尺度化学、神经电子学、软机器人为核心研究方向在团队建设方面，我们是以黄维院士为大师引领、有我来主持工作的，共有12名老师组成的团体在平台建设方面依托重点实验室培养基和先进材料研究院以及材料科学与工程学院，建设超分子光电子平台（分子合成、纳米组装、高分子材料和有机器件四个部分）！在人才培养方面，教学成果一等奖、小平创新团队、挑战杯一等奖在社会服务方面，在加上SFX商业化步伐，与试剂百灵威合作！4整理课件CMSOD＠ＩＡＭ-重要进展1）有机半导体共性问题之一：有机半导体分子设计的基础原理探索以及应用1.1）SFX-basedOLEDs1.2）PVK-PF-basedPLEDsandPolymerMemory2）有机器件共性问题之二：溶液加工工艺方面探索及其水相加工技术3）有机器件共性问题之三：器件电极材料以及柔性器件5整理课件VIP评价：HighlightedbyNatureMaterialsandNature

(AsiaMaterials)以“可记忆的聚合物”为题，指出了解令海和他的同事论证了第一个基于构象转变的有机半导体非易失性闪存器件。6NatureMaterials研究亮点6整理课件有机纳米片及其绿色水相薄膜工艺水相加工方法：基于二维纳米片的高质量薄膜；实现了WORM（一次写入多次读取）型电存储；为有机电存储器件的环境友好工艺提供一条全新、有效的途径。Adv.Mater.2013doi:10.1002/adma.201301280.Frontispieces7DVANCEDAMATERIALSwww.advmat.deILEY-VCHW7整理课件@8整理课件尝试螺环芳烃（SAH）写入教材《有机化学》（孔祥文，陈平，解令海，朱佩珣，化学工业出版社，2010年2月，ISBN:978-7-122-07037-1）《有机化学》教材获“国家十二五规划教材”9整理课件人才培养的成果

-林进义博士及其小平团队10整理课件SFX及其OLED材料中试研发SFX及其OLED材料形成公开十余项专利，目前SFX正在江苏方圆环球显示技术（盐城）有限公司中试研发。11整理课件BasicPictureforeveryoneandeverything——Society–life–methodology–knowledge12整理课件Passion.Curiosity.Excellence.Integrity“Whydoourschoolsalwaysfailtonurtureoutstandingtalents?”QianXuesen’sQuestionThechanceinCHINA13整理课件BasicPictureforEveryone南邮与信息时代：硬件-操作软件-应用软件-业务Society文明-宗教-哲学-科学-技术-经济Life无米之炊-一盘散沙-宏伟蓝图-梦想成真Methodology自然辩证法到自由王国KnowledgeSFX、材料系统：画象人生-点@球波粒二象性：分形与四元结构14整理课件SFX-方法论-人生观-价值观知识点-SFXinOrganicElectronics方法论-一个实践的总结，偶然反应，其他现象、规律的发现，自然之道人生观-二分法-成功与失败的教训总结，劣势翻转之人才价值观-Service是你的价值，contribution是你的荣誉，社会框架2014-07-19清晨于青岛-解令海科技道德行于天下，文化！15整理课件NextGenerationScienceStandards/E:\XLH-2014-NJ\XIE-Society\001_教学成果奖002_NextGenerationScienceStandards-NGSSTherearethreewaystoviewthestandards:

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NRCFramework.Clickonthelinkstotheleftandseethevideosbelowtolearnmoreaboutthestandards.ConceptualShiftsintheNextGenerationScienceStandards16整理课件Self-similarEpistemologyStartingfrommathematics17整理课件SocialNetworks18整理课件当今科学研究与原始创新模式科学？？？文化经济技术社会从一个技术中学习知识点-方法论-人生观-社会价值，然后回到自然科学起点，尝试建立一个小的原始点，不断把握机会，形成一项新技术，实现原始创新！19整理课件20整理课件ChemistryoftheDevices化学的研究对象是微观的分子从宏观角度，研究对象也在发生在变化气体-溶液-固体-薄膜器件一个新的分支为器件化学ChemistryoftheCellProgrammeoverviewBachelorlevelcourse,FulltimeCode:MOBA0215creditsLundCampusStudyperiod:03Nov2014–18Jan201521整理课件FunctionalOrganicMaterials&Devices,FOM&D22整理课件Outline-FOM&DWHYShouldYouLearnFOM&DMaterialsandinformationWhatdoFOM&DconsistsofBasicrelationwithothercourseThebasiccoursesforFOM&DBasicrequirementandothers23整理课件InformationAge——BigDataEverythingisEverywhereCloud,SocialServicePlatform,MobileBoundarylessWorkplace24整理课件后摩尔时代IC的挑战与机遇Howtochallengebynanotechnologyandorganicsystems25整理课件Energyissues-—能源战略清洁能源能源安全清洁能源是国家发展的战略需求！调整能源结构，向“雾霾”宣战——新一届国家能源委员会首次会议（2014年4月18日）26整理课件历史2009预测能源需求总量/quadrillionBtuhttp:///oiaf/ieo/index.html中国能源需求急剧攀升，已超美国。Energy—需求27整理课件水利发电风能发电潮汐发电核能发电太阳能发电发展太阳能发电技术是解决未来能源问题的最佳方案！Energy—清洁能源28整理课件HealthandMedicine疾病早期诊断，远程医疗，靶向药物治疗，病人看护29整理课件国防安全andClimatechange30整理课件Carbon/Plasticelectronicsin21stCenturyCarbonNanotechnologyNatureproductsBio-medicine???InformationInthe21stcentury,carbonbecomeakeyelementfortheapplicationofinformationtechnology.31整理课件ProgressinPolymerScience综述文章转载3232整理课件CostFabricationCostDeviceSizeMaterialRequiredConditionsProcessOrganicElectronics$5/ft2LowCapital10ftxRolltoRollFlexiblePlasticSubstrateAmbientProcessingContinuousDirectPrintingSilicon$100/ft2$1-$10billion<1m2RigidGlassorMetalUltraCleanroomMulti-stepPhotolithography/ip1.nsf/sedan1?readform&unid=2D1FF1AC91C40AA985256D1A00616714在21世纪，碳成为重要的信息技术载体，如果能把握机会将重现曾经美国硅谷辉煌历程！33整理课件AMOLEDforcellularphone技术优势：自主发光、颜色丰富低工作电压（5-10V）、低功耗超薄(m级)、大面积、宽视角响应速度快、图像逼真OLEDhavealreadybeencommercializedTheSamsungGalaxySII,withaSuperAMOLEDPlusscreenC.W.Tangetal,Organicelectroluminescencediode,ApplPhysLett1987,51,913;2011Wolfprizewinner.34整理课件FlexibleProductsBackground35整理课件Wearabletechnology-WearableComputer36整理课件SmartTechnologySmartBuildingandCar37整理课件ArtificialSkin-SensorsandActuators38整理课件RoboticsandRoyKirobo和Mirata一样，都拥有语音识别能力、自然语言处理能力、速度合成系统和面部识别能力，具备逼真的肢体语言。它们将参与到世界上首次人和机器人之间的太空对话试验，另外也能在地球上和孩子一起互动。39整理课件TypeofDeviceorCellinTermsofFunction信息器件-InformationDevices信息显示、处理、传输、计算、逻辑、存储器件能源器件-EnergyDevices电池、电力器件、电容器医疗器件-MedicalDevices成像、Bio-Chip、Micro-fluidicdevices控制器件-ControlDevices高灵敏电阻、传感器、执行器、MENS、电机40整理课件Device,Equipment,Machine广义的器件，包括设备与机器！41整理课件有机电子信息显示OLED—革命性产品2020年将带动相关产业产值逾万亿美元曲面OLED电视柔性OLED手机屏OLED固体照明42整理课件IConPapersElectronicsonPaperFlexiblee-paper-PrintedElectronics/43整理课件Current,prototypicalandemergingmemorytechnologiesChallengeininformationstorage:Storagedensity,Memorywriting/erasingrate,Energyconsumption,Stability(Retention/WRERcycle),Cost,Scale…MemoryTechnologiesNANDNORMRAMCurrentPrototypicalEmergingFeRAMPRAMRRAMMolecularPolymerEvolutionofMemoryTechnologiesMRAMPRAMRRAMNAND44整理课件光伏电池单晶硅、多晶硅电池半导体薄膜电池

(Si,CdTe,CIGS)激子太阳电池(OPV,DSSC)第一代第二代第三代效率低寿命较短高效、低成本、环境友好是太阳能电池发展的趋势！优势轻便、柔性溶液加工，成本低廉原材料来源广泛劣势效率低寿命短优势效率高寿命长劣势生产过程存在污染成本偏高45整理课件什么是器件-DeviceorCell一个单元，有输入与输出，能够具有一定的功能一个器件如同一个细胞，即人造细胞基本分类：从功能角度分类、从输入分类、从结构分类46整理课件Basiclandscapesoforganicdevices电极

(Al):缓冲层聚合物活性层

电极(ITO):空穴

(hole)传输层GlassFunction-organics-materials-devices47整理课件器件原理分类光、电、磁、声、机械、离子、粒子等单一输入和多层次输入。电子信息时代-电子器件全光逻辑与光子时代-Lasing、opticalamplify离子器件-Lithiumbatteries有缘器件与无源器件电子器件与光子器件的差别48整理课件量子器件与量子计算49整理课件IntegratedQuantumPhotonics无源量子光学器件以及集成电路50整理课件ChemicalcellordevicesAchemicalcellconvertschemicalenergyintoelectricalenergy.Mostbatteriesarechemicalcells.Achemicalreactiontakesplaceinsidethebatteryandcauseselectriccurrenttoflow.Therearetwomaintypesofbatteries-thosethatarerechargeableandthosethatarenot.51整理课件器件结构分类以电子学为例子，从真空器件、液体和固体器件、到薄膜器件、到纤维器件、到微纳器件52整理课件FiberDevices53整理课件不同材料类型的器件无机、碳纳米、有机/聚合物、生物54整理课件钙钛矿型太阳电池（PSSC）起源DSSCOPVPSSC全固态太阳电池55整理课件World'sfirstall-carbonsolarcell全碳太阳能电池器件56整理课件Organic/Polymer(Opto)ElectronicsSolidlightingOLEDdisplaysPhotovoltaicOrganicLasersLG55寸

OLEDBiosensorsFlashmemory57整理课件器件工艺方法器件集成工艺的变革是信息时代的关键从真空工艺到湿法加工工艺从光刻工艺、激光直写技术、印刷技术、自组装方法58整理课件Deposition&PatterningforOLEDsSolutionprintinghavemoreadvantagesthanothers59整理课件OLEDVSPLEDs60整理课件Organic/polymer

Semiconductors:ProcessingEvaporation(smallmolecules):Solutionprocessing(polymers):61整理课件Printedelectronics-atypicalbottom-upprocedurestoinformationsystems62整理课件PrintedElectronics63整理课件FrederikC.KrebsMühlethalstrasse69,4800Zofingen,Switzerland,Phone+41627515727,Fax+41627518502Slot-DieCoatingofaHighPerformanceCopolymerinaReadilyScalableRollProcessforPolymerSolarCells.64整理课件IntegrationProcedure集成工艺、电路设计与仿真、设备评价与测试65整理课件Conceptandstructureoftheuser-interactivee-skinsystem-on-plastic66整理课件EvaluationofDevices半导体参数仪和探针台67整理课件超净实验室多功能薄膜制备系统喷墨打印机68整理课件与有机电子课程之间联系69整理课件Electrons@organics

——格物致理有机电子学中心任务描述电子如何在半导体、界面极其器件中运动及其规律70整理课件EnergyleveldiagramoforganicdevicesDeviceperformancecanbeguidebytheenergyleveldiagraminorganiclight-emittingdevices,Organicphotovoltaic,Organictransistors71整理课件JablonskiDiagram(雅布隆斯基图)todescribeluminescence72整理课件微结构与器件性能的关系Molecularpackingeffectonmobilityandoutcoupling73整理课件Fig.2Lengthscalesandstructures/architecturesinsyntheticand

naturalsystemsofincreasingcomplexity74整理课件器件中微纳结构表征通过x射线光电子能谱、拉曼光谱等多技术联用，认知薄膜的表面形貌、结晶形态、结构缺陷等微结构信息。75整理课件材料表征仪器核磁波谱仪材料表征实验室扫描电子显微镜透射电子显微镜瞬态/稳态光谱仪76整理课件FOM&D-课程设置第一课、绪论与有机物概述第二课、有机导电材料第三课、有机电子器件第四课、有机光子器件第五课、有机离子材料与器件第六课、有机机械器件第七课、有机器件系统及其集成第八课、有机光电功能材料的合成方法与技术第九课、碳纳米材料与有机纳米材料77整理课件FOM&D-课题内容第一、功能材料概述第二、结构性能关系第三、器件制备方法第四、器件性能参数第四、器件表征方法第五、器件集成工艺78整理课件FOM&D-教材BasicReferenceandRequirements贺庆国、胡文平、白凤莲．分子材料与薄膜器件．化学工业出版社.2011.79整理课件FOM&D-主要参考书[1]薛增泉．分子电子学．北京大学出版社，2005[2]刘东志．功能性染料导论．天津：科技翻译出版公司，1996[3]吴世康，汪鹏飞．有机电子学导论．化学工业出版社，2010[4]闫东航，王海波，杜宝勋．有机半导体异质结导论．科学出版社，2008[5]黄春辉，李富友，黄岩谊．光电功能超薄膜．北京：北京大学出版社，2001[6]黄春辉，李富友，黄维．有机电致发光材料与器件导论．复旦大学出版社，2005[7]陈金鑫，黄孝文．OLED有机电致发光材料与器件．清华大学出版社，2007[8]黄维、密保秀、高志强，有机电子学导论．科学出版社，2011.[9]孔祥文，陈平，解令海，朱佩珣,有机化学.化学工业出版社.2010-09.ISBN：978712207037180整理课件有机功能材料与器件其他参考书81整理课件ComplexMacromolecularArchitectures82整理课件Requirement-与基础课的关系83整理课件BasicPictureofOrganicMoleculesAdvantages=Challenge84整理课件碳和有机分子碳素的分形与系统有机分子：原子与共价键

有机分子的四元结构有机合成及其分子制造CarbonelementsBiosystemsOrganicsPolymersNano-carbon85整理课件TheFourMajorTypesofMacromoleculesFoundinLivingCellsMacromoleculeElementsMonomerPolymerexampleCarbohydrateC,H,OSimplesugarsPolysaccharideStarchLipidsC,H,OFattyacids&glycerolLipidFats,oils,waxesProteinsC,H,O,N,SAminoacidsPolypeptidesInsulinNucleicacidsC,H,O,PNucleotidesNucleicacidsDNA86整理课件NaturalandsyntheticpolymersFig.1Structuresofnaturalandsyntheticpolymers.Monomerunits(a,i)canbeassembledintodefined(b)orrandom(ii)sequences.Furthercomplexityispossibleviaregionsofself-complementarityasint-RNA(c),orinblockcopolymers(iii).Cross-linkingofpolymerchainsoccursinbothnaturalpolymersviaS–Slinksinproteins(d)orinnetworkpolymers(iv).Combinationsofblockswithcomplexarchitecturescanbefoundinglycoproteins(e)anddendrimers(v).87整理课件Nanocarbon-basedelectronicsCNTandGraphene88整理课件BiomassforOrganicsBiomassenergy,BiomasselectricityBioenergyProductionbyAnaerobicDigestionDiscussion-CleanTech.Solar-InducedFuelCellConvertsBiomasstoElectricity89整理课件ThehistoryoffluorenesDiphenylenemethane;Fossilfuelsandbiomass在高温焦油中的芴约含1.0-2.0%。从洗油馏分中切取290-310℃的芴馏分段，用相当于115块理论塔板的蒸馏塔进行精密分馏，回流比为15：1，切取292-302℃窄馏分。通过冷却，结晶，离心分离，得到粗芴，再用1：25的苯或二甲苯重结晶，则得工业芴。将工业芴溶于苯中，用40%的硫酸洗涤，再经中和水洗，脱溶，将芴重新蒸馏，馏出物用汽油和乙醇重结晶，得纯度为95%的纯芴。芴是一种有机物，用于制医药（制造抗痉挛药、镇静药，镇痛药，降血压药）、染料（代替蒽醌合成阴丹士林染料）；合成杀虫剂、除草剂；制抗冲击有机玻璃和芴醛树脂；用作湿润剂、洗涤剂、液体闪光剂、消毒剂等。用作有机合成原料；可制成三硝基芴酮，用于静电复印；合成芳基透明尼龙。粗芴的本芴醇洗油中芴和氧芴的提取，Questionishowtopraparefluorenesfrombiomass！90整理课件BasicpathwayforcarbonatomsChemistry-Advanced

Materials-ElectronicDevices91整理课件分子与有机分子原子的networks就是分子，其中连接线代表了共价键，当原子为碳时可以称为有机分子！92整理课件芳烃分子-有机半导体分子芳烃与杂芳烃分子类高迁移率分子材料93整理课件FluoreneanditsnumerousanddiversebuildingblocksCMSODFluorenehavenaturetoextendinvariousdirectionsduetothesp3hybrizedcarbon94整理课件有机分子的四元结构有机/聚合物半导体电