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文章信息/Info

Title:: Research Progress on Organic-inorganic Hybrid Photoconductive Cathode Modification Materials

Author(s):: ZHENG Jiaxin; XIE Zengqi; (State Key Laboratory of Luminescent Materials and Devices，South China University of Technology，Guangzhou 510640，China)

Keywords:: photoelectron transfer; conductivity; electrode modification; hybrid; solar cell; light-emitting diode; printed electronics

摘要:: 有機太陽電池（OPVs）和有機發光二極管（OLEDs）的陰極界面通常由有機小分子、聚電解質以及低溫溶膠凝膠法加工的金屬氧化物（最常見的為ZnO）制備而成，由于這些材料導電性不佳使光電器件中陰極界面薄膜厚度限制在30 nm以下，給大面積生產提出了苛刻要求。有機無機雜化的光電導材料是近來提出的有效提高陰極界面材料電導率的新策略。有機分子具有較高的消光系數，能夠在低摻雜濃度下高效吸收可見光，而金屬氧化物具有較高的電子遷移率，從有機分子到金屬氧化物的光致電子轉移能夠有效填充金屬氧化物中的電子陷阱（缺陷），同時大幅度增加金屬氧化物中的載流子密度，因而，這種有機無機雜化的電極修飾材料具有優異的光電導性能。最近，報道通過摻雜一類苝酰亞胺光敏劑到無定形ZnO薄膜中，顯著提高ZnO薄膜在光照下的電導率，解決了ZnO薄膜電導率低的科學問題。將這種雜化的光電導材料用于OPVs與OLEDs器件中，顯著提高了器件性能，同時大幅度降低了電極修飾薄膜厚度對器件性能的影響，為大面積器件的快速制備提供了有利條件。

Abstract:: The cathode interlayers of organic photovoltaic cells (OPVs) and organic lightemitting diodes (OLEDs) are usually made from organic small molecules, polyelectrolytes and solgel processed metal oxides. The film thickness is usually limited under 30 nm due to the poor conductivity of these materials, which causes troubles for largescale production in future. Recently, the novel strategy of organicinorganic hybrid photoconductive interlayer materials by photodoped method was proposed to solve the low conductivity problem of cathode interlayer materials. Conjugated molecules possess high extinction coefficient while inorganic metal oxides typically show high electron mobility, thus, photoinduced electron transfer from organic molecules to metal oxides fulfills the electron traps in metal oxides and greatly enhances the charge carrier (electron) density at the same time, which result in very high photoconductivity. It has been reported that by doping a class of perylene imide photosensitizers into the amorphous zinc oxide film, the electrical conductivity under light irradiation is improved dramatically. Such photoconductive materials were used as cathode interlayers in OPVs and OLEDs, and greatly enhanced device performance was achieved even the film thickness was changed in very large range, which facilitates the large volume production in future.

備注/Memo:: 基金項目：國家自然科學基金資助項目（51761135101, 51573055，21733005）; 科技部973計劃項目（2014CB643504）;廣州市科技計劃項目（201707020024）
第一作者：鄭佳鑫，男，1995年生，碩士研究生
通訊作者：解增旗，男，1979年生，教授，博士生導師，Email: msxiez@scut.edu.cn

解增旗：男，1979年生，華南理工大學材料科學與工程學院教授、博士生導師，第二批國家“青年千人計劃”入選者。1998~2007年在吉林大學化學學院、超分子結構與材料國家重點實驗室先后獲得學士、博士學位；2007~2011年先后在韓國首爾國立大學、德國維爾茨堡大學進行博士后研究；2009年獲德國“洪堡”基金資助。2011年12月回國加入華南理工大學發光材料與器件國家重點實驗室工作至今。研究領域為光電材料物理化學，將物理化學基本原理用于解決光電材料中的科學問題。已在J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater.等期刊發表SCI論文130余篇，論文被引2900余次，H-因子29；申請發明專利6項（授權3項）。