有機光電材料實驗室

領域	材料化學 / 有機化學
名稱	有機光電材料實驗室
位置	理614-1實驗室
參與教授	郭文章
設備	1.真空烘箱 2.旋轉濃縮儀 3.蒸餾設備 4.高真空昇華設備
研究方向	本研究室的主要研究方向是開發具有半導體特性的有機共軛分子材料，利用其半導體特性延伸此類有機半導體材料在光、電產業的應用。目前實驗室研究的有機共軛分子材料包括：有機物的半導體特性（有機薄膜電晶體材料）、電光轉換特性（有機發光二極體材料）、光電轉換特性（有機光伏材料）以及光電方面的應用其他新穎之有機光電材料等。有機薄膜電晶體材料(Organic Thin Film Transistors)：有機共軛分子材料可藉由共振長度的延伸以及形態的控制改變材料的半導體特性。這類材料由於本身就是有機物，與有機分子或是高分子間的相容性要較無機半導體材料高出許多，在可撓曲式的平面顯示器的應用上，有機形態的薄膜電晶體的需求更是重要。然而，有機薄膜電晶體除了本身的電荷移動率、Ion/Ioff ratio必須考量之外，材料本身的化學穩定性以及加工性亦是有機薄膜電晶體必須克服的課題。本實驗是利用二體化方法控制/調整分子的排列形態，達到提高形態規則性的目的，並且改善材料加工性的特性。目前本實驗是利用Diels-Alder cycloaddition方法成功地控制二體化分子的位向選擇性使此二體化分子具有更加的線性規則性，而這類二體化分子具有很好的化學穩定性，能在空氣下能夠穩定存在。另外，利用此方法亦可調製其電荷傳遞的形態（由傳遞電洞的p型轉換成傳遞電子的n型半導體）。有機發光二極體材料(Organic Light-Emitting Diodes)：發光二極體材料由於其發光行為係本身放光，因此不像目前液晶顯示器需要額外之背光源、過濾片、補償膜…等，在製程上要較一般液晶顯示器來的簡單。而在這些二極體材料中，有機發光二極體材料本身的多樣性以及與半導體製程的相容性要較其他之無機系統來的高，是目前相當具有潛力之平面顯示材料。而不同光色的發光材料結合可與撓式塑膠結合形成軟性的平面顯示器或是照明元件。有機共軛分子材料可藉由分子結構的設計改變分子的激發/衰退行為，使其在接受光子或是電子的激發過程中能以光的形式釋放出來。本實驗室致力於發展一系列具有不同光色（尤其是藍色螢光）之高亮度、高發光效率以及穩定玻璃態之有機發光二極體分子，藉由分子結構的設計提高發色團的光色純度、發光強度以及量子效率等。另外，本實驗室亦設計一系列具有高三重態能量(triplet energy)以及高玻璃態穩定之磷光主體分子，提高磷光參雜物的元件效率以及使用壽命。有機光伏材料(Organic Photovoltaic Materials)：有機共軛分子材料亦可藉由共軛長度的大小調整分子的能隙，配合元件電極的功函數(work function) 可做成光伏打元件（俗稱太陽能電池）這類型有機太陽能電池依照其元件的形式又可分成染料敏化太陽能電池、有機光伏打元件以及高分子型異質接面太陽能電池。這些有機光伏打元件在光/電的轉換效率、開路電壓以及短路電流等項目仍有許多需要改善的空間。這些影響的因素，與有機共軛分子對光的吸收/轉換效率、HOMO/LUMO能階以及材料的組成形態有相當大的關係。本實驗室以比咯為平台結合高光收成特性的有機染料(芳香胺或是porphorin )以及低能隙的分子鏈段設計一系列高效能光敏化染料以及高分子。有機非線性光學材料(Organic Nonlinear Optical Materials)：非線性光學材料係一種可改變光的顏色或是相位的物質。這種材料可作為光開關、光倍頻器、光電腦…等多方面之光學用途。而在應用元件的輕薄短小要求、材料選擇的多樣性以及半導體製程方面的相容性要求下，有機非線性光學材料是目前極有希望的一群。本實驗室嘗試合成具有不同共振長度、推拉電子效應之有機非線性光學分子以及高分子材料。希望藉由結構的設計達到調制分子的非線性光學係數之目的。同時，由材料的結構出發設計具有高穩定性、高光學透明性、高機械強度和易加工之有機非線性光學材料，使材料能達到最大的應用價值。其他新穎之有機光電材料：對於其他尖端之有機光電材料，包括分子元件(molecular device)、有機物對光的非線性轉換特性（有機非線性光學材料）…等本實驗室均有相當濃厚的興趣。

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