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材料学院 新材料 科学院院士 技术学部 查看内容

中国科学院院士邱勇

2018-1-7 10:41| 发布者: fiber| 查看: 479| 评论: 0

摘要: 邱勇,有机光电材料专家。1964年7月28日出生于四川省荣县,籍贯四川荣县。1988年毕业于清华大学,1994年在清华大学获理学博士学位。清华大学教授、校长。2013年当选为中国科学院院士。 1983年9月考入清华大学化学与 ...

邱勇,有机光电材料专家。1964年7月28日出生于四川省荣县,籍贯四川荣县。1988年毕业于清华大学,1994年在清华大学获理学博士学位。清华大学教授、校长。2013年当选为中国科学院院士。

1983年9月考入清华大学化学与化学工程系,1988年7月化学系本科毕业,并免试攻读清华大学化学系研究生,1994年7月博士毕业留校工作。曾任化学系党委副书记。

2002年03月任清华大学化学系主任,

2008年01月任清华大学理学院副院长,

2008年10月任清华大学校学术委员会副主任,

2009年12月任清华大学党委常委、副校长,

2014年09月任清华大学党委常务副书记、副校长。

2015年03月任清华大学校长。

2017年04月任清华大学党委副书记、校长。

长期从事有机光电材料与器件研究。系统研究了分子结构、薄膜结构以及水分子、光照对有机材料光电性能的影响,为设计新型分子和薄膜结构提供了新思路;在有机发光技术方面,围绕电子注入、电子传输以及电子空穴复合等关键科学问题开展研究,取得了有重要创新意义的成果,突破了发光效率和发光稳定性两个技术瓶颈;完成了从材料制备、材料纯化到薄膜制备、器件组装的工艺技术开发和集成,实现了有机发光技术的产业化应用,所研制的显示屏成功应用于“神七”舱外航天服上。曾获国家技术发明奖一等奖。

有机光电材料基本问题研究

与无机光电材料相比,有机光电材料还存在许多基本问题有待解决,包括:如何通过分子设计来改善材料的性能,导致材料性能下降的环境因素是什么,如何设计薄膜结构以提升光电性能等。这些基本材料与结构问题的解决是发展高性能有机光电器件的重要基础。

研究了分子结构对发光性质和溶解性的影响,发展了具有高发光效率、良好溶解性的双核金属化合物等新型材料和多种可溶解的新型离子型磷光化合物。应邀在J. Mater. Chem.上撰写了评述文章(Journal of Materials Chemistry 2010, 20, 6392.和2012, 22, 4206.),系统阐述了相关领域的进展。

研究了有机薄膜结构对发光性能、传输性能的影响。提出采用两种不同有机材料交替形成多层膜的方法构建复合空穴传输层,实现了对空穴传输过程的调控。成功采用两种蒽类衍生物的同分异构体构建了有机复合发光层,既改善了材料成膜性,又使发光效率提高了60%以上。

确认了水分子可以吸附在有机半导体晶粒界面,吸附的水分子影响了材料的传输性能。研究了光照对材料传输性能的影响,提出了通过界面修饰改善光稳定性的方案;首次报道了全有机小分子光电耦合器,由于采用全有机薄膜制备工艺,大大降低了光电混合集成的难度。

高效稳定的发光二极管(OLED)研究

OLED是基于有机半导体的固体发光器件,具有自发光、超薄、响应速度快(无拖尾)、耐低温等特点,与传统的阴极射线管显示技术(CRT)、目前的液晶显示技术(LCD)相比具有很多突出的优点。但是,OLED面临发光效率和稳定性等技术瓶颈有待解决。

OLED器件中电子从金属阴极注入到有机层的势垒比较高,导致发光效率低、驱动电压高。针对此问题,提出了利用活泼金属化合物受热分解释放出金属原子,从而降低电子注入势垒的方案,发明了氮化锂、硼氢化钾等新型的可热分解的电子注入材料。与传统电子注入材料相比,不仅改善了发光效率和稳定性,还降低了工艺温度、扩大了金属阴极的选择范围。应邀在国际信息显示学会会刊上发表了阴极材料进展的综述文章。

有机材料的电子迁移率通常低于空穴迁移率,导致电子和空穴的不平衡,从而成为影响发光效率和稳定性的另一关键因素。发展了一种基于萘并噻二唑基团的新型材料作为电子传输层,使电子迁移率提高了两个数量级,实现了电子迁移率和空穴迁移率的平衡,绿光器件的发光效率提高了一倍以上、寿命提高了六倍以上。这种新材料还具有双极性,既能传输电子又能传输空穴,实现电子与空穴用同一种材料传输层,可望实现载流子传输层材料料和性能完全对称。应邀在Adv. Mater.上撰写关于双极性材料的进展报告(Advanced Materials 2011, 23, 1137.),系统阐述了给体受体结构及非给体受体结构设计双极性材料的策略。

OLED通过电子空穴在发光层的复合而实现发光,通常的结构复合区域往往过窄,导致发光淬灭。针对此问题,设计了一种新型的双发光层结构,拓宽了电子空穴复合区域,显著提高了OLED的发光效率和稳定性,发光寿命达15万小时,是当时国内外报道的最高数据。

OLED产业化

OLED在国际上被视为LCD之后最有发展前景的新型显示技术,是国家重点支持的战略新兴产业之一。我国在发展CRT和LCD产业时,走了一条技术引进的道路,导致我国显示产业长期处于被动状态。作为技术总负责人,邱勇致力于基于自主基础研究成果和技术突破实现OLED产业化。

带领团队于2002年建成了国内第一条OLED中试线,发展出了高纯OLED材料的制备工艺技术,有效降低了材料成本,材料纯度达到99.9%以上。开发了导电膜光刻、材料成膜等技术,简化了工艺步骤,解决了大面积有机薄膜均匀性问题。发明了耐高温的材料技术,器件工作温度从70度提高到100度,相关专利获北京市发明专利一等奖。发明了低驱动电压、高效率的透明器件技术,相关专利获中国专利优秀奖。在上述进展的基础上,2008年自主设计并建成国内第一条OLED大规模生产线。该生产线大量采用了自主技术,实现年产量超过1200万个器件,器件亮度、功耗等性能指标优于国外同类产品。产品占据了小尺寸OLED 50%以上的国内市场份额,进入全球产品出货量的前两位。发展出了满足航空航天和野战要求的OLED产品,具备了抗电磁干扰、抗振动、耐冲击、耐盐雾、耐高低温等特性,成功应用于“神七”舱外航天服和电台等军用装备上。将OLED技术应用于航天服在国际上是第一次。

代表性论文:

1. Ma, D.; Duan, L.*; Wei, Y.; He, L.; Wang, L.; Qiu, Y*. Increased phosphorescent quantum yields of cationic iridium(iii) complexes by wisely controlling the counter anions. Chemical Communications 2014, 50 (5), 530-532

2. Zhao, Y. L.; Duan, L.*; Dong, G. F.; Zhang, D. Q.; Qiao, J.; Wan, L. D.; Qiu, Y*. High-Performance Transistors Based on Zinc Tin Oxides by Single Spin-Coating Process. Langmuir 2013, 29 (1), 151-157

3.  Zhang, D. D.; Duan, L.*; Zhang, D. Q.; Qiao, J.; Dong, G. F.; Wang, L. D.; Qiu, Y*. Extremely low driving voltage electrophosphorescent green organic light-emitting diodes based on a host material with small singlet-triplet exchange energy without p- or n-doping layer. Organic Electronics 2013, 14 (1), 260-266

4. Li, H. Y.; Duan, L.*; Sun, Y. D.; Zhang, D. Q.; Wang, L. D.; Qiu, Y*. Study of the Hole and Electron Transport in Amorphous 9,10-Di-(2 '-naphthyl)anthracene: The First-Principles Approach. Journal of Physical Chemistry C 2013, 117 (32), 16336-16342

5. Hu, T.; He, L.; Duan, L.*; Qiu, Y*.Solid-state light-emitting electrochemical cells based on ionic iridium(III) complexes. Journal of Materials Chemistry 2012, 22 (10), 4206-4215



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