华南理工大学材料学院高分子光电材料与器件研究所马东阁

jianchi

马东阁，华南理工大学教授，博士生导师，国家杰出青年基金获得者，“新世纪百千万人才工程”国家级人选，科技部创新人才推进计划重点领域创新团队负责人，国家“万人计划”创新创业领军人才。主要从事有机光电子器件与物理的研究，在有机发光二极管及照明应用、有机光电探测器、有机半导体的电输运等方面获得重要成果。本次报告马教授围绕高效率OLED器件展开，详细介绍了高效率OLED器件的制备及其结构改进对其性能的影响，着重强调了高亮度下OLED器件的效率滚降问题，对于解决OLED稳定性的问题具有重要的研究意义。


马东阁
所在系所：高分子光电材料与器件研究所
职  称：        教授
研究领域：        有机光电子学
国家杰出青年科学基金获得者
招生专业
材料物理与化学
材料加工工程（高分子材料方向） 材料物理与化学
材料加工工程（高分子材料方向）
通信方式
通信地址：        华南理工大学北区材料科学与工程学院国家重点实验室
邮政编码：        510640
办公地点：        华南理工大学北区科技园1号楼
办公电话：        （保密）
电子邮箱：        msdgma@scut.edu.cn
移动电话：        （保密）


教育与工作经历 科研与教学情况
教育经历：
1992/09 – 1995/07 吉林大学电子工程系，光电子学，博士
1989/09 – 1992/07 吉林大学电子工程系，半导体器件物理，硕士
1985/09 – 1989/07 辽宁大学物理系，半导体器件物理，学士
工作经历：
2015/07 – 现在   华南理工大学材料学院，发光材料与器件国家重点实验室
2001/10 – 现在   中国科学院长春应用化学研究所，高分子物理与化学国家重点实验室  研究员  博士生导师
2001/05 – 2001/09 香港城市大学材料科学与物理系Research Fellow
2000/08 – 2001/01 英国St. Andrews大学物理系    Research Fellow
2000/02 – 2000/08 英国Durham大学物理系       Research Fellow
1998/09 – 2000/01 巴西Parana联邦大学物理系    Visiting Professor
1997/09 – 1998/08 中国科学院长春应用化学研究所副研究员
1995/08 – 1997/08 中国科学院长春应用化学研究所博士后


1989年毕业于辽宁大学物理系半导体物理与半导体器件物理专业，1995年于吉林大学电子工程系半导体光电子学专业获理学博士学位，1995年至1997年在中国科学院长春应用化学研究所作博士后，1998年为中国科学院长春应用化学研究所副研究员。1998年9月－2000年1月在巴西Parana联邦大学物理系作访问教授。2000年2月－2001年1月分别访问英国Durham大学和St. Andrews大学物理系从事合作研究员。2001年5月-2001年9月访问香港城市大学材料科学与物理系超金刚石与先进薄膜中心。日本东京工业大学（日本学术振兴会（JSPS）资助）短期访问学者。2001年应中科院“百人计划”招聘回国，现在是中国科学院长春应用化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室研究员，博士生导师，有机光电子器件与物理组组长。
        中国科学院2000年度“百人计划”获得者，2002年获得了吉林省第七届青年科技奖和吉林省杰出青年基金，2003获得了国家杰出青年基金，2004年获得了吉林省“创业先锋”荣誉称号，2004年“百人计划”终期评估被评为优秀，2005年被评为吉林省高级专家，2006年被评为长春市十大杰出青年，2007年获吉林省科学技术进步一等奖（排名第二）和国务院政府津贴，2009年获国家自然科学奖二等奖（排名第二），2009年“新世纪百千万人才工程”国家级人选，2010年吉林省第十一批有突出贡献中青年专业技术人才，2011年获吉林省自然科学学术成果奖一等奖和中国科学院“优秀研究生指导教师“奖，2012年获吉林省青年科技奖和吉林省科学技术进步一等奖（排名第一）。
        中国光学学会吉林省光学分会理事，吉林省高级专家协会会员，吉林省照明学会理事，国家自然科学基金委员会第十二、十三届评审专家组成员，长春市重大工业项目规划咨询专家，长春市政协委员第十、十一和十二届委员，九三吉林省委常委，九三吉林省直工委副主委，九三长春应化所委员会主委，“中国物理快报”特约评审专家，“物理化学学报”特邀审稿专家，Organic Electronics副主编，Light：Science & Applications  的“Organic Optoelectronics”责任编辑，Frontiers of Optoelectronics、J. Solid State Lighting、InternationalJ of Photoenergy、Frontiers in Materials和“液晶与显示”杂志编委。
       多年从事半导体光电子器件与器件物理的研究工作，提出了瀑布载流子俘获和三源共掺杂高效率OLED器件结构；开发出了可显著提高OLED器件效率和稳定性的实用化界面材料和掺杂技术；开发出了高效率的荧光型、荧光/磷光混合型和磷光型白光OLED，最好效率在1000 cd/m2亮度下超过了70 lm/W，达到了荧光灯的水平。其中发表在Adv. Funct. Mater., 2009, 19, 84上的文章被评为“2009年度中国百篇最具影响国际学术论文”；发表的叠层OLED方面的工作被美国物理杂志社网站做了专题介绍，在Nature China、Science Daily、New Scientist、China National News 和DAILYTECH等国际网站和媒体上也给了多方面的报道和评述；指导的博士学位论文“高性能白光有机发光二极管”被评为2011年度中国科学院优秀博士学位论文；在“白光OLED的研究”上获得了吉林省自然科学学术成果一等奖；应邀在Chem. Soc. Rev.（2010年）、中国科学-化学（2013年）和Materials Today（2014年）上发表了3篇关于白光OLED的综述文章；发明了基于有机异质结为电荷产生层的新结构，解决了通常叠层OLED器件功率效率不能提高的国际难题，应邀在J. Mater. Chem.（2010年）和科学通报（2011年）发表了2篇综述文章；开发出了大面积不同发光颜色OLED发光板，并正在推广应用，2011年在地方政府的支持下成立了哈尔滨欧昇光电科技有限公司，致力于有机发光二极管照明产品的开发与应用；成功地开发出了光响应波长小于350 nm紫外有机光电探测器和具有300-1000 nm宽光谱响应的有机光电探测器，制备的有机光电探测器在300-1000nm波长范围内的探测率已经达到1012 cmHz1/2W-1量级、外量子效率超过40%，通过器件结构的进一步设计与优化，已经把器件的外量子效率提高到10000%以上，并对有机光电探测器件的工作原理和影响器件探测性能的因素进行了探讨，在有机光电探测器方面也发表了5篇文章。还在有机存储器、有机半导体的自旋特性和有机激光方面也做了部分工作，也有相关文章发表。
        主持了国家重大科研仪器研制项目、国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金重点、面上及重大国际合作项目、国家自然科学基金“创新研究群体”项目、国家重点基础研究发展计划“973”项目、国家科技部半导体照明重大研究计划“863”项目、中国科学院“百人计划”项目、中国科学院“百人计划”后续择优支持项目、中国科学院知识创新工程方向性项目、吉林省杰出青年基金、吉林省科技厅重点项目、吉林省科技厅重大科技攻关项目、中科院科学仪器研制项目等多个项目。培养毕业博士生29名，硕士2名，发表论文300余篇，论文被他人引用6000余次（H-index 41），入选2014年材料科学领域高引用研究人员，申请中国发明专利19项，授权10项，授权中国实用新型专利10项，授权中国外观设计6项。
马东阁，男，1967年10生，博士，中国科学院长春应用化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室研究员、博士生导师，华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室教授、博士生导师。


承担和参与的项目：
1. 国家重大科研仪器研制项目，51527804，多功能有机半导体自旋特性和磁场效应综合测试仪、2016.1－  2020.12、735.84万元、在研、主持。
2. 国家国际科技合作专项项目（对俄科技合作专项），2015DFR10700，倍增型宽光谱响应有机光电探测器的联合研发、2015.4-2018.3、389万元、在研、主持。
3. 国家高技术研究发展计划（863计划），2006AA03A161、照明用有机电致发光材料与器件、2006/10－2009/09、50万元、结题。
4. 国家重点基础研究发展计划（973计划）子课题，2009CB623604、有机/高分子平板显示材料的基础研究-有机显示器件的组装制备与性能优化、2009/01-2013/08、100万元、结题、参加。
5. 国家重点基础研究发展计划（973计划）子课题，2002CB613402、有机/高分子发光材料重大基础问题-稀土发光材料、器件表征与寿命、2002/12-2008/08、125万元、结题、参加。
6. 国家自然科学基金委“面向能源的光电转换材料”重大研究计划重点项目、91433201，高效率、长寿命的荧光/磷光混合型白光OLED材料与器件研究、2015/01-2018/12、350万元、在研、主持（合作单位）。
7. 国家杰出青年科学基金，50325312、功能高分子材料、2004/01-2007/12、120 万元、已结题、主持。
8. 国家自然科学基金委重点项目，51333007、有机半导体异质结及其在有机发光二极管中的应用研究、2014/01-2018/12、300万元、在研、主持。
9. 国家自然科学基金委重大国际合作项目，20920102032、新型近红外有机光子材料与器件的基本问题研究、2010/01-2012/12、96万元、结题、主持。
10. 国家自然科学基金委创新研究群体项目，20921061、光电功能高分子与塑料电子学、2010/01-2012/12、170万元、结题、参加。
11. 国家自然科学基金委重点项目，20834001、近红外波段吸收/发光聚合物的合成、结构域性能、2009/01-2012/12、84万元、结题、参加（合作单位主持）。
12. 国家自然科学基金委面上项目，50973104、基于有机半导体异质结电荷产生层的叠层有机发光二极管、2010/01-2012/12、38万元、结题、主持。
13. 国家自然科学基金海外及港澳学者合作研究基金，50928302、聚合物半导体器件中的自旋电子过程、2010/01-2011/12、20万元、结题、主持。
14. 国家自然科学基金委面上项目，50573075、基于纳米粒子/聚合物复合材料的有机存储器、2006/01-2008/12、27万元、结题、主持。
15. 国家自然科学基金委面上项目，90301003、稀土有机配合物电致发光材料与器件及其相关的基本物理问题研究、2004/01-2006/12、25万元、结题、主持。
16. 吉林省科技厅重大科技攻关项目，2012ZDGG001、OLED照明产业化技术、2012/07-2015/07 、300万元、在研、主持。
17. 吉林省科技发展计划项目，20080337、白光有机发光二极管研制、2008/07-2010/10、20万元、结题、主持。
18. 中科院“百人计划”，2001/01-2003/12、有机光电材料与器件、300 万元、已结题、主持。
19. 中科院重点部署项目，KGZD-EW-303-3、石墨烯的CVD制备及在光电器件中的前瞻性研究—石墨烯在柔性显示中的前瞻性研究、2012/05-2014/12、126万元、在研、参与（合作单位主持）。
20. 中国科学院科研装备研制项目，YZ201103、大尺寸OLED照明器件薄膜封装系统、2011/11-2014/07、261万元、在研、主持。
21. 中国科学院、国家外专局-创新团队国际合作伙伴计划，有机光电材料及其应用、2010/01-2013/12、40万元、结题、参加。
22. 中国科学院重要方向性项目，有机/高分子晶体管-器件与集成、2000/01-2003/01、50 万元、已结题、参加。

xinkaishi

Extremely low roll-off and high efficiency achieved by strategic exciton management in organic light-emitting diodes with simple ultrathin emitting layer structure
Tianmu Zhang, Changsheng Shi, Chenyang Zhao, Zhongbin Wu, Jiangshan Chen, Zhiyuan Xie*, Dongge Ma*
ACS APPL MATER INTER, 10(9), 8148-8154, 2018


既可以利用单线态激子又可利用三线态激子进行发光，从而达到100%的内量子效率，因此成为OLEDs研究的热门材料。但是基于单掺杂发光层结构制备的OLEDs在高亮度下会出现严重的效率滚降（roll-off）现象。通常是的解决方法是采用多个掺杂体系的发光层或者在空穴传输层和电子传输层的界面处插入一层超薄的非掺杂发光层（UEML），在保证器件效率的同时降低器件roll-off现象。但是会带来器件结构复杂，器件重复性差和载流子在界面处聚集产生的淬灭效应等问题。同时器件在高亮度下的roll-off现象仍然存在，因此需要继续对磷光OLEDs器件的roll-off特性进行优化和改善。
为充分利用超薄非掺杂发光层的器件结构优势，同时进一步提升磷光OLEDs器件的roll-off特性，我们以磷光绿光发光材料Ir(ppy)2(acac)为主要研究对象，提出了将超薄非掺杂发光层远离激子形成区域，增大激子扩散长度，减少激子淬灭的设计思路，发展了将超薄非掺杂发光层置于电子传输层Bepp2内的新型器件结构。这种器件结构实现了激子在空穴传输层TCTA和电子传输层Bepp2的界面处形成，然后通过能量传递方式传递能量，最终实现Ir(ppy)2(acac)发光，这使得激子形成区域和激子发光区域实现了完全分离，发光激子可以远离高浓度激子生成区域，显著抑制其激子淬灭效应。具体结构如图所示：

ACS APPL MATER INTER , 10(9), 8148-8154, 2018

器件评价结果表明：基于该新型器件结构制备的绿光器件电致发光器件的最大EQE达到25.5%，最大电流效率98.0 cd A-1，最大功率效率85.4 lm W-1。即使在5000cd m-2下，仍然分别保持为25.1%，94.9 cd A-1，55.5 lm W-1，远低于传统的多个掺杂体系发光层结构和界面超薄层结构器件，体现了这种设计思路的优越性，这为制备高效低roll-off特性的磷光OLEDs器件提供了新的设计途径和思路。

zongzijie

通过优化发射层的分子结构，新兴的热活化延迟荧光材料在有机发光二极管(OLED)的效率方面具有巨大潜力。然而，高效率和稳定的白色OLED器件结构设计中仍然具有挑战性。华南理工大学马东阁团队提出了一种基于热激活延迟荧光的白色OLED的通用设计策略。并建立了一个新颖的体系“橙色热激活延迟荧光发射层，由蓝色热激活延迟荧光主机敏化”结合有效的激子-受限的发射层。与单层和双层发光器件相比，EQE分别提高了31％和45％，器件工作稳定性也提高了近五倍。

Wu, Z., Liu, Y. et al. Strategic-tuning of radiative excitons for efficient and stable fluorescent white organic light-emitting diodes. Nat. Commun. 10, 2380, 2019

Doi:10.1038/s41467-019-10104-4.

https://www.nature.com/articles/s41467-019-10104-4