＋4
＋3
＋4
硼原子
＋4
＋4
＋4
EVL Ws EC EF Eg EV
EVL
Ws
Eg
EC
EF EV
光电材料与器件基础
p-n结
p区 n区
p区
空间电荷 区
n区
内电场
13
光电材料与器件基础
p-n结的正向导通特性与反向截止特性
J 当p-n结反向连接时， 外电场方向与p-n结中的 电场方向相同，结中电场 增强，势垒升高，少数载 流子在电场作用下移动形 成反向电流。
p
n
14
光电材料与器件基础
金属-半导体接触（肖特基结）
金属 n型半导体
肖特基结 欧姆接触
n型
M > S M < S 肖特基结 欧姆接触
p型
欧姆接触 肖特基结
15
目
1. 绪论
录
2. 有机光电材料与器件
3. 研究团队与研究进展
4. 总结
塑
聚乙烯
料
电子学
硅 锗 砷化镓 氮化镓 磷化铟 碲化镉
光电材料 光电材料 vs 半导体材料
光电材料：光电产业的基础和先导 光电材料主要包括： 半导体光电材料：Si, GaAs, InP, GaN, … 有机半导体光电材料； 无机晶体和石英玻璃；
……
广泛用于光通信网络、光电显示、光电存储、 光电转换和光电探测等领域。
5
光电材料 → 光电器件
2015. 06. 27
有机光电材料与器件
张小文，张坚*
桂林电子科技大学材料科学与工程学院， 广西信息材料重点实验室，中国广西桂林 *jianzhang@
课程性质与主要内容
本课程是一门专业基础课，主要讲授：有机光电材料的物理特性、 主要有机光电元器件以及相关的应用介绍。
有机光电材料的研究范围和发展动态；
光电器件和光电产业-典型实例1
光电显示领域
在光电显示领域，以液晶显示(LCD)为主流 的平面显示器件产品占据主要显示市场，已渗 透到显示器件的每一个领域。
GaN基蓝光发光二极管（LED）的研制成 功和商用器件的面世，为LED产品的全彩显示和 白光照明提供了可能，并在世界范围内掀起了 一场蓝光热。
flexible
large area coverage
rapid, high volume reel-to-reel processing
有机电子学 (Organic Electronics)
有机光电信息技术物理基础； 有机电--光信息转换材料与器件；
有机光--电信息转换材料与器件；
有机光电信息技术应用； 掌握：有机光电材料的基础知识与应用，常用有机光电器件的工作原理。
目
1. 绪论
录
2. 有机光电材料与器件
3. 研究团队与研究进展
4. 总结
基本概念
光电材料：指用于制造各种光电器件（主要包括各种主、 被动光电传感器、光信息处理、信息存储和光通信等器件） 的材料。 光电材料：具有信息产生、传输、转换、检测、存储、 调制、处理和显示等功能。 光电材料：主要包括红外材料、激光材料、光纤材料、 非线性光学材料等。 光电材料不仅是现代信息社会的支柱，也是信息技术革 命的先导。 光电材料的研究是当代科学的前沿，具有多学科交叉的 特点，是一个极富创新和挑战的领域。
"for the discovery and development of conductive polymers“
典型导电高分子材料
聚乙炔 聚吡咯 聚噻酚 106
金属
102
金、银、铜 反式聚乙炔 掺 聚噻酚 杂 顺式聚乙炔 聚吡咯
聚苯硫醚
半导体
10－2
聚苯撑
10－6
绝缘体
聚苯胺
10－10 S / cm
少数载流子的抽取或吸出 _ p p' qVD n' q(VD＋V) n
+
p
p' n'
n
_
q(VD-V) qVD
p
n
0
V
非平衡载流子的电注入
+
当p-n结正向连接时，外电 场方向与p-n结中的电场方向相反， 结中电场减弱，势垒降低，扩散 增强，形成正向电流。 p-n结具有单向导电性，在电路中可 以起到整流作用。
光电器件和光电产业
光电器件主要应用领域：
光电显示 光通信 光存储 光电传感系统
由光电材料制成的光电器件和产品正逐渐应用于信息产业的 每一个重要环节，从信息的获取、处理、传输到信息的存储 和显示，信息产业对信息相关产品的高速、大容量、高清晰、 超薄和超轻的不断要求，推动光电产业的持续高速发展，光 电新产品和新技术不断涌现。
光电材料与器件基础
本征半导体
本征半导体是指纯净的半导体。 本征载流子浓度
半导体 Ec
Ev
禁带宽度Eg=Ec-Ev，其中Ec和Ev分别 为导带(conduction band)底和价带 (valance band)顶对应的能量
11
光电材料与器件基础
杂质半导体
1．n型半导体
＋4
2．p型半导体
＋4
＋4
光电器件和光电产业-典型实例2
半导体激光器与光存储
半导体激光器的成功开发，使CD-ROM、 VCD和DVD为代表的数字光盘成为当今多媒体信 息时代不可缺少的存储技术之一，已广泛应用于 计算机存储、数字家电、广播电视、车载导航和 电子出版等领域。
光电材料与器件基础
能带理论解释固体的导电本质：满带不导电，不满 带才导电
＋4
＋4 空穴
＋4
EVL: 真空能级
EF: 费米能级 EC: 导带 EV: 价带 Eg: 禁带宽度 bandgap Ws:功函 work function :电子亲和能，真空的自由电 子能级与导带底能级之间的能 量差 I: 电子电离势，电子从半导体Байду номын сангаас价带逸出所需的最小能量
12
自由电子 ＋4 ＋5 ＋4 磷原子 ＋4 ＋4 ＋4
反式聚乙炔 聚噻酚 顺式聚乙炔 聚吡咯
有机光电材料 (Organic Conjugated Materials)
MEH-PPV
CuPc P3HT
Pentacene
PTB7
PTCDI
有机半导体 (材料)
有机光电材料与器件的特点
low temp., solution based technique
Mechanically
聚氯乙烯 聚丙烯
聚苯乙烯
酚醛树脂 环氧树脂
有机玻璃
……
？
塑料电子学
……
绝缘体
半导体
2000 年诺贝尔化学奖
纤维、橡胶、塑料 导电高分子
2000 Nobel Prize in chemistry
艾伦-J-黑格 Alan J. Heeger
艾伦-G-马克迪尔米德 白川英树 Alan G. MacDiarmid Hideki Shirakawa