您现在的位置: 首 页 > 科学研究 > 工作简报

华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室 工作简报 2019年第3期 (总第56期)

时间:2019-05-15 16:02      发布人:何秋云      阅读:514

摘要:

科技部李萌副部长一行来实验室调研考察

4月28日下午,科学技术部副部长李萌一行前来我实验室调研科技创新工作。广东省科学技术厅厅长王瑞军,校长高松,副校长吴业春,以及科学技术部、广东省科学技术厅、广州市科技局、广州市工业和信息化局相关负责人一同参加调研。

曹镛院士向李萌一行详细介绍了实验室的整体情况,近年来在科研创新、人才培养和队伍建设及国际合作交流等方面取得的成绩。

调研组一行参观了发光材料与器件国家重点实验室的超净、超快光学平台、小角度x射线散射式、核磁室等仪器测试平台,并重点参观了成果展示室。

在成果展示室,曹镛院士向到访人员介绍了李萌一行很感兴趣的柔性AMOLWS显示屏的特点,以及有待解决的问题。曹镛院士还为调研组介绍了氧化物TFT背板、OLED护眼台灯、半透明有机太阳电池、窄线宽单频光纤激光器、Melt-in-tube法制备倍频光纤、有源玻璃光纤等实验室成果。

李萌副部长对实验室的发展和建设以及取得的原创性成果给予了很高的评价,并指出实验室一方面要面向国际科学前沿,另一方面瞄准国家重大需求特别是粤港澳大湾区产业发展的需求,加大成果转化力度,更好地服务国家和区域经济社会发展。

学校党委办公室(学校办公室)、科学技术处、科技成果转化办公室、以及材料科学与工程学院相关负责人参加了考察调研。

我校先进功能材料国际合作联合实验室验收会议成功举办

2019年4月29日上午,“先进功能材料国际合作联合实验室”验收论证会在华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室召开。先进功能材料国际合作联合实验室于2015年经教育部批准建设。本实验室依托华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室,中方负责人为华南理工大学材料科学与工程学院院长彭俊彪教授,外方负责人为美国加州大学圣塔芭芭拉分校G.Bazan教授。建设期间,实验室与美国加州大学圣塔芭芭拉分校、英国剑桥大学、美国罗切斯特大学、澳大利亚格里菲斯大学、荷兰代尔夫特理工大学、英国格拉斯哥大学、德国锡根大学等大学建立了密切且实质性的合作关系。在建设期间,实验室对接国家重大需求,努力建成具有重要国际影响力的科研、人才培养和学术交流高地。

此次验收论证专家组由四川大学王玉忠院士担任组长,成员包括上海交通大学国家重点实验室主任张荻教授;先进光电子研究院院长、华南师范大学周国富教授;国家杰青、天津大学科研院副院长封伟教授;浙江大学实验室副主任车双良教授。教育部科技发展中心研究发展处苑杰、华南理工大学高分子光电材料及器件研究所所长曹镛院士、华南理工大学科技处副处长蒋兴华、华南理工大学国际化示范学院执行副院长夏瑞东教授、德国埃尔朗根-纽伦堡大学Brabec教授、先进功能材料国际合作联合实验室中方负责人彭俊彪教授、外方负责人G.Bazan教授等出席会议。

会议开始由教育部科技发展中心研究发展处苑杰主持,苑杰代表教育部对国际合作联合实验室建设的计划背景和论证要求进行了说明。

验收论证会由专家组组长王玉忠院士主持。联合实验室中方负责人彭俊彪教授和外方负责人G.Bazan教授分别向专家组汇报了实验室建设情况。随后,专家组进行了质询和讨论,并实地考察了实验室建设和运行情况。

与会专家经过认真讨论,认为先进功能材料国际合作联合实验室中方依托华南理工大学、外方依托美国加州大学圣塔芭芭拉分校在人才培养和科学研究方面开展了长期深入的国际合作。

经过三年多的建设,联合实验室国际化人才队伍建设成绩显著;积极探索了创新人才培养模式,基本建立了全方位、国际化特色的人才培养方式,在课程设计、教学方法、师资队伍建设等方面与国际接轨;建立了健全的管理制度,管理规范;实验室的科研平台和仪器设备积极面向国内外开放共享,深入开展了多种形式的学术交流活动,国际影响力显著提升。

四川大学王琪院士团队来实验室参观交流

4月2日,中国工程院院士、四川大学王琪教授团队到发光材料与器件国家重点实验室参观调研。中国科学院院士、华南理工大学曹镛教授,发光材料与器件国家重点实验室主任马於光教授,实验室负责人陪同参观并与调研组座谈交流。

实验室副主任黄飞教授为调研组详细介绍了实验室的整体情况,近年来在科研创新、人才培养和队伍建设及国际合作交流等方面取得的成绩。

调研组参观了发光材料与器件国家重点实验室的超快光学平台、质谱室、小角度x射线散射室、超净室等公共服务平台和化学有机合成室,并重点参观了成果展示室。在成果展示室,黄飞教授向调研组重点介绍了柔性显示屏、氧化物TFT背板、OLED护眼台灯、半透明有机太阳电池等成果。

在交流研讨会上,双方各自介绍了实验室和所在团队的基本情况、战略目标、代表性工作及近期的科研进展等情况。王琪院士对实验室的建设发展以及取得的原创性成果给予了很高的评价,并表达了希望双方今后进一步加强学术交流与合作的强烈愿望。

华南理工大学先进材料国际化示范学院本科生来实验室参观学习

4月11日下午,来自华南理工大学先进材料国际化示范学院的本科生来实验室参观学习,先进材料国际化示范学院依托材料科学与工程学院进行建设和管理。实验室主任马於光教授向来访学生介绍了实验室的基本情况、研究方向,研究生培养,并详细介绍了实验室最新研究进展以及未来5—10年新材料、新技术、新器件的特点。

 

随后,实验室技术人员梁立老师带领同学们参观了成果展示厅,超净室及测试分析平台,超快平台小角度x射线散射室等公共服务平台。

在展示厅,梁立老师重点为同学们介绍了柔性显示屏、氧化物TFT背板、OLED护眼台灯、窄线宽单频光纤激光器、Melt-in-tube法制备倍频光纤等实验室成果,并详细介绍了同学们很感兴趣的半透明有机太阳电池材料的特点及研究背景、转化率等具体情况。实验室负责老师还为同学们详细讲解了实验室安全及部分实验室仪器设备的基本原理和应用。

通过此次参观学习,同学们对发光材料与器件国家重点实验室有了更全面的认识,同时也激发了他们对科研的兴趣和热情。同学们纷纷表示这次的参观受益匪浅,收获满满。

新乡学院校长刘兴友一行来实验室调研考察

4月18日下午,新乡学院校长刘兴友一行来实验室调研考察,实验室副主任黄飞教授介绍了实验室的基本情况和研究领域,近年来在科研创新、人才培养和国际合作交流等方面取得的成绩。重点介绍了发光材料与器件国家重点实验室在本科教育方面发挥的积极作用。

调研组一行参观了发光材料与器件国家重点实验室的超净、小角度x射线散射式、核磁室等仪器测试平台,并重点参观了成果展示室。

在成果展示室,黄飞教授向到访人员介绍了柔性显示屏、氧化物TFT背板、OLED护眼台灯、半透明有机太阳电池等实验室成果,并从材料的特点、成本投入等方面,重点介绍了刘兴友一行很感兴趣的柔性显示屏和OLED护眼台灯。刘兴友一行对实验室的建设和近年取得的成绩以及在本科教育教学方面所起的作用,给予了很高的评价。

全国科协青年创新项目评审专家谭茗洲一行来实验室参观

4月13日上午,全国科协青年创新项目评审专家谭茗洲一行来实验室参观,实验室陈炤副主任详细介绍了实验室的整体情况,近年来在科研创新、人才培养和队伍建设及国际合作交流等方面取得的成绩。

随后,陶洪博士引导专家组参观了国家重点实验室的超净、超快光学平台、小角度x射线散射式、核磁室等仪器测试平台,并重点参观了成果展示室。谭茗洲专家对实验室的建设和取得的原创性成果以及在本科教育教学方面所起的作用,给予了很高的评价。

 “光电学术讲座”第三十四讲开讲

4月26日(星期五)下午 14:30,“光电学术讲座”第三十三讲在国重室报告厅开讲。此次讲座由材料学院院长、实验室副主任彭俊彪教授主持。彭俊彪教授,穆兰博士生,罗宇博士生,分别向师生们做了报告。

 

彭俊彪教授为师生做主题为“显示工艺发展战略”的报告。在报告中,彭俊彪教授列举了多个实例,向师生介绍发光材料、器件、显示的发展趋势和面临的科学挑战。并详细介绍课题组在稀土掺杂氧化物薄膜TFT、碳纳米膜保护背沟道的新型器件结构、柔性的AMOLED集成关键技术等方面的研究进展和成果。

穆兰博士生为师生做主题为“印刷显示工艺研究”的报告,在报告中,穆兰博士生从如何提高印刷有机功能材料的成膜均匀性以及印刷图案分辨率这两个问题出发。讨论墨水配方设计时溶剂的选择,对小分子材料咖啡环效应和去润湿的影响;以及高分辨率显示屏墨水配制和打印稳定性等方面的研究。向师生详细介绍喷墨印刷全彩OLED显示屏的优势及其商业化面临的问题。

罗宇博士生为师生做主题为“量子点发光材料与器件研究”的报告,在报告中,罗宇博士生从乙醇胺配体原位修饰量子点发光材料以及对钇掺杂氧化锌的电子传输层改性出发。向师生详细介绍了其对量子点发光二极管器件的影响,以及高效优异的红绿蓝量子点器件的开发问题。

发光材料与器件国家重点实验室人才简介: 兰林锋研究员

兰林锋,博士,华南理工大学研究员,青年珠江学者,广东省杰出青年基金获得者,广州市珠江科技新星,教育部首批全国高校“黄大年式”教师团队成员,国际信息显示协会北京分会技术委员会委员。

主要研究薄膜晶体管(TFT)的核心半导体材料、介电材料及其器件的构建,在柔性TFT、印刷TFT以及TFT在新型显示中的应用探索等方面取得了实质性成果。发现了稀土4f电子与氧空位电子的温度互补偿效应,并据此发明了高迁移率、高稳定性的稀土掺杂氧化物半导体材料体系(Ln-IZO)。基于Ln-IZO的柔性TFT阵列器件的迁移率高达50 cm2/Vs,在光、热及偏压应力下长时间稳定,实现了驱动超高分辨率(705 ppi)的AMOLED显示,进一步实现了国内首块柔性彩色AMOLED显示。提出了氧自由基辅助的新型低温氧化物电子墨水配方,并开发了一种氧化物TFT通用的“溶剂印刷”技术,解决了氧化物TFT叠层、跨线印刷的流变问题,在国际上首次实现了全印刷的氧化物TFT阵列,并实现了基于印刷氧化物TFT的AMQLED点阵显示。

发表相关SCI论文100余篇(其中以第一/通讯作者发表46篇),SCI引用2000多次。编写《印刷显示材料与技术》(科学出版社)。参与改编夏建白院士的经典著作《半导体科学与技术》(科学出版社)。

申请发明专利60多件,已授权26件(包括2件美国专利)。

获广东省科技奖一等奖1项(第二完成人)、中国光学科技奖三等奖1项(第二完成人)。

在International Thin-Film Transistor Conference(ITC)、International Display Workshop (IDW)、International Conference on Display Technology(ICDT)、IEEE International Conference on CAD TFTs(IEEE CAD-TFT)等本领域重要国际会议上作邀请报告10多次。担任ICDT(2017、2018)和IEEE CAD-TFT(2016、2018)会议的分会主席。担任美国化学会期刊(ACS Appl. Mater. Interfaces)的客座编辑(2017年)。

承担国家自然科学基金、国家863计划任务、广东省科技计划、广东省自然科学基金等科研项目16项,项目总合同经费1000多万元。

 

发光材料与器件国家重点实验室主要研究进展介绍

1.基于激子复合区域调控实现高效准二维钙钛矿蓝光LED(叶轩立课题组)

近年来,金属卤化钙钛矿在光电器件中获得广泛的研究,可以归因于其具有的许多优异的光电性质,诸如非常高的吸光系数、超长的载流子扩散长度(可达1微米)、很高的光致发光量子产率(可达90%以上)以及高的缺陷容忍度。特别地,利用金属卤化钙钛矿的发光颜色简易可调性、可溶液加工性以及非常尖锐的光谱发射性质,它们已经成功地被应用到LED器件的应用场景中,扩宽了发光活性层的种类。经过近五年的迅猛发展,以钙钛矿材料为发光层的近红外、红光和绿光LED都突破了20%的外量子效率,但是当前的蓝光(发光峰位于450 – 480 nm)的钙钛矿LED仍表现出很差的器件性能。目前的蓝光钙钛矿LED的最高外量子效率仍低于3%,亮度半衰期通常只有几分钟甚至几秒。如此低下的器件性能限制了基于钙钛矿发光材料的潜在应用,比如全彩显示与白光照明。因此,提高蓝光钙钛矿LED的器件性能是这个领域亟需突破的一项课题。

近期,华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室叶轩立教授课题组结合钙钛矿的组分、维度以及激子复合区域的三重调控,成功地将蓝光钙钛矿LED的外量子效率推进到5.7%。在这项工作中,首先,利用钙钛矿组分与维度的可调控性,通过在CsPb(Cl/Br)3钙钛矿中引入PEABr小分子添加剂,制备出PEA2Csn-1Pbn(ClxBr1-x)3n+1准二维钙钛矿蓝光发射薄膜,其PL发射峰可以连续调制到480 nm。同时,得益于PEABr对钙钛矿缺陷的钝化作用,薄膜的缺陷密度从4.1 × 1017 cm-3大幅降低至3.0 × 1016 cm-3,从而导致蓝光薄膜的PLQY从0.15%大幅提升至27%。随后,观测到钙钛矿晶粒在空穴传输层PEDOT:PSS上的不均匀分布现象,提出了调制激子复合区位置的策略,成功地激活了大部分的钙钛矿晶粒。最终,成功制备了外量子效率高达5.7%、最大亮度高达3780 cd m-2、发光峰为480 nm的蓝光钙钛矿LED器件,其性能处于当前国际领先水平。

相关成果以《Modulation of recombination zone position for quasi-two-dimensional blue perovskite light-emitting diodes with efficiency exceeding 5%》为题,发表在国际顶级期刊《Nature Communications》上(Nat. Commun. 2019, 10, 1027),作者为Zhenchao Li(黎振超),Ziming Chen(陈梓铭),Yongchao Yang(杨永超),Qifan Xue(薛启帆),Hin-Lap Yip*(叶轩立),Yong Cao(曹镛)。相关工作得到了国家科技部,国家自然科学基金委员会和广东省科学技术厅的资助。

 

2.基于酰亚胺苯并三唑衍生物的高效三元有机太阳电池(黄飞课题组)

富勒烯衍生物受体因为价格昂贵,吸收和能级的可调节性差且在光照下容易发生二聚反应等缺点,已经被性能更加优异的非富勒烯受体取代,基于非富勒烯的有机太阳电池效率已经远远超过富勒烯有机太阳电池,这使得原本和富勒烯匹配不够好的宽带隙给体重新登上了舞台且大放异彩。基于酰亚胺苯并三唑衍生物的宽带隙给体PTzBI-2FP在非富勒烯太阳电池中的效率可以达到11.7%。由于其在短波方向上吸收的短板,这类材料可以通过添加第三组分来制备高效的三元有机太阳电池。

近日,黄飞教授研究组基于酰亚胺苯并三唑衍生物给体PTzBI-2FP和ITIC-4F受体的研究的基础上,引入了N2200制备了高效的有机三元太阳电池。器件的最优效率达到13%。而且器件具有非常好的光和热稳定性,在100°C加热120min后,器件效率仍然有初始效率的97%,在1个太阳光持续照射24小时候,器件的效率也能维持在初始效率的95%。表面能的结果显示ITIC-4F和N2200的相容性差,很难形成类似合金的结构,器件的开路电压会钉扎在二元器件较低的的开路电压值上。GIWAXS和RSoXS数据表明少量的N2200的引入既不会改变PTzBI-2FP和ITIC-4F原本的face-on的分子取向也不会改变给受体的相区尺寸。而是在给受体间形成纤维状的晶体作为电子传输的通道,从而大大提高了电子的传输性能,器件的短路电流相应的有着大幅的提升。此外,光致发光光谱证明了ITIC-4F和N200之间存在者电荷转移,这也在一定程度上也提升了三元器件的短路电流。

 

相关成果近期发表在Nano Energy上(Nano Energy 58 (2019) 724–731),其中通讯作者为华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室的应磊教授和黄飞教授,第一作者博士研究生郑楠楠。相关工作得到了国家科技部,国家自然科学基金委,广州市科技计划项目的支持。

 

 

3.基于分子稳定性理论预测长寿命激基复合物主体(苏仕健课题组)

近几年,研究者们发现利用激基复合物作为有机电致发光器件(Organic Light Emitting Diodes, OLEDs)的主体将可以获得高效率、成本低以及低驱动电压的高性能发光器件。然而,激基复合物主体发光器件的工作寿命问题一直被人们所忽视,缺乏系统性的研究。另一方面,传统的新材料寿命评估一般将采取器件制备和优化的方式进行,这一方法存在研发周期长、盲目性大、成本高等问题,将严重阻碍长寿命新材料的研发效率。为了克服上述存在的困难,实现高效率、长寿命的激基复合物主体发光器件,我们通过理论计算材料化学键能的方式,并将分子在器件中的动力学行为纳入分子稳定性评估当中,建立对激基复合物主体材料稳定性预测和评价的新方法。

近期,华南理工大学发光材料与器件国家重点实验苏仕健教授课题组利用分解活化能算符ΔEA与激子动力学之间存在的联系建立一种低成本但有效的分子稳定性理论预测方法。从分子在传输基态、激发态、极化子-激发态以及高能激发态下的分解衰减行为预估激基复合物主体在发光器件中的稳定性表现以及可能存在的分子老化机制。分析结果表明,主体分子中的空穴传输单元将在激发态(高能激发态)和极化子-激发态下出现明显的弱键,容易造成芳香胺上的C-N键或C-C单键发生断裂分解并产生对应的分解产物。幸运的是,利用快速能量转移方式把主体上不稳定的高能激子迅速转化为稳定态激子将大幅度的提升分子的稳定性。所预期具有长寿命性能的BCzPh: SF2-TRZ和NPB: T2T主体,其激基复合物主体发光器件成功获得了长达10169 h和9051 h的T50(1000 cd m-2初始亮度下的半衰期时间)长寿命。进一步研究器件老化机制与分子衰减行为之间存在的关系,分子在激发态(高能激发态)和极化子-激发态下的衰减分解行为将分别形成器件激子淬灭中心和空穴捕获中心。

相关成果以《Predicting Operational Stability for Organic Light-Emitting Diodes with Exciplex Cohosts》为题,发表在Advanced Science(Adv. Sci. 2019, 1802246,DOI: 10.1002/advs.201802246)上,作者为Zhiheng Wang(王志恒)、Mengke Li(李梦珂)、Lin Gan(甘霖), Xinyi Cai(蔡欣佚), Binbin Li(李彬彬), Dongcheng Chen(陈东成)和Shi-Jian Su*(苏仕健)。相关工作得到了国家科技部,国家自然科学基金委员会和广东省科学技术厅的资助。

4月份境内外学者来国重室访问交流情况