前言光和電的物理本質和內在聯絡自19世紀以來也已被逐漸闡明。電能的應用徹底改變了人類的歷史程序，從最初電燈的發明到依託電力的現代機器大工業的蓬勃發展，它使得人類文明以難以置信的速度飛躍前進。而更為古老的光學，則在人們認識到其波動和量子性相統一及現代雷射技術誕生的基礎上從經典光學進入了現代光學的新紀元。
光電(包括磁)現象的本質是緊密聯絡的，兩者在一定條件下可以相互轉化，現今已有大量具特殊光電效能的材料被人們所研究。自20世紀70年代以來，基於有機(高)分子的光、電、磁功能材料的研究一直受到科技界的高度關注，已經成為化學與材料學科研究的熱點(iupac認為該方面的研究是21世紀化學重要研究方向之一，並且取得了一系列重大進展。如20世紀70年代發現了有機導體，80年代發現了超導體，90年代發現了有機鐵磁體和高效的有機發光材料。
同時，這些有機功能材料在器件中的應用也取得了很大的進展。固態有機化合物一般屬於共價化合物，在原子通過共價鍵形成分子之後依靠較弱的分子間范德華作用力維繫，穩定性較差，載流子不易傳輸，長久以來一直被認為只能是絕緣體。隨著電的應用和半導體工業的興起，無機材料理論和應用都日趨成熟，走在了有機材料的前面，而後者仍主要應用在塑料化工業及藥物、生命科學當中。
20世紀70年代科學家們關於摻雜聚乙炔能導電的研究徹底地打破了有機化合物不能導電的傳統觀念，自此揭開了有機材料光電性質研究的序幕。80年代有機化合物首次被揭示存在低溫超導現象，90年代前後低電壓下高效電致發光有機材料的發展及有機鐵磁體的發現，此後經過幾十年的發展，基於研究有機化合物的光、電、磁功能的交叉學科——有機光電子學(optoelectronics)應運而生，為有機化學這門經典的學科注入了新鮮的血液。
一、有機材料
有機光電材料是一類具有光電活性的有機材料，廣泛應用於有機發光二極體、有機電晶體、有機太陽能電池、有機儲存器等領域。有機光電材料通常是富含碳原子、具有大共軛體系的有機分子，分為小分子和聚合物兩類。與無機材料相比，有機光電材料可以通過溶液法實現大面積製備和柔性器件製備。
此外，有機材料具有多樣化的結構組成和寬廣的效能調節空間，可以進行分子設計來獲得所需要的效能，能夠進行自組裝等自下而上的器件組裝方式來製備奈米器件和分子器件。
由於有機分子較無機材料具有密度小，**低廉且結構的易修飾性強等優勢，近年來科研和工業界大量的注意力開始已經轉移到對有機分子光電功能的研究開發之上，形成乙個新的科研熱點。化學家及材料學家正是從設計合成特殊的有機兀一共軛體系出發，探索其在光電功能領域內的應用，並以此為反饋指導分子設計。
二、有機材料元件
1有有機發光二極體
有機電致發光二極體(***anic light—emittingdiodes)簡稱oled，它是一種在電場下有機共軛化合物被激發並輻射出可見光的元件。oled的發光過程大致可以分為以下幾個步驟：載流子注入；載流子輸運；載流子相互俘獲形成激子；激子遷移並衰減馳豫；光子輸出。
有機電致發光的研究工作始於20紀60年代，但直到2023年柯達公司的鄧青雲等人採用多層膜結構，才首次得到了高量子效率、高發光效率、高亮度和低驅動電壓的有機發光二極體(oled)。這一突破性進展使oled成為發光器件研究的熱點。與傳統的發光和顯示技術相比較，oled具有驅動電壓低、體積小、重量輕、材料種類豐富等優點，而且容易實現大面積製備、濕法製備以及柔性器件的製備。
近年來，oled技術飛速發展。2023年，索尼公司研製成功13英吋全彩oled顯示器，證明了oled可以用於大型平板顯示；2023年，日本三洋公司與美國柯達公司聯合推出了採用有源驅動oled顯示的數位相機，標誌著oled的產業化又邁出了堅實的一步；2023年，日本索尼公司推出了11英吋的oled彩色電視機，率先實現oled在中大尺寸、特別是在電視領域的應用突破。
除了在顯示領域的應用，白光oled作為一種新型的固態光源也得到了廣泛關注。2023年，柯尼卡美能達技術中心開發成功了1000 cd／初始亮度下發光效率64 im／w、亮度半衰期約1萬小時的oled白色發光器件，展示了oled在大面積平板照明領域的前景。目前woled最高效率的報道來自德國leo教授的研究組，他們採用紅綠藍三種磷光染料，並採用高折射率的玻璃基板提高光取出效率，得到了1000 cd／下效率124 im／w的白光器件，效率超過了螢光燈。
疊層式oled的概念是由kido教授於2023年首先提出的，將多個oled通過透明的連線層串聯在一起，可以在小電流下實現高亮度，器件的壽命也大幅度提高。2023年，廖良生與鄧青雲等人翻利用n型和p型摻雜的aiq3：li／nbp：
fecl3結構作為連線層，在堆疊的週期數目為3時實現了130 cd／a的高效率。2023年，廖良生報道hat—**／aiq：li的連線層可進一步降低驅動電壓，並提高了器件的穩定性，使得疊層器件達到了可實用化的水平。
總體來看。未來oled的方向是發展高效率、高亮度、長壽命、低成本的白光器件和全彩色顯示器件，開發高效能可濕法製備的小分子oled材料是降低成本的關鍵。高穩定性的柔性oled能充分體現有機光電器件的特點，但相關基板技術、封裝技術都是亟待解決的問題。
2 有機電晶體材料和器件
有機電晶體材料是一類具有富含碳原子、具有大π共軛體系的有機分子。按照傳輸載流子電荷的型別可以分為p型和n型半導體。並五苯是目前在有機電晶體(otft)中應用最廣的有機半導體材料，其薄膜的載流子遷移率可以1.
5。對並五苯分子進行修飾是目前有機半導體研究的乙個重點。2023年meng等人製備了2，3，9，10一四甲基取代並五苯，它的晶體排列與並五苯幾乎一樣，但是由於甲基的引入，顯著降低了分子的氧化電位，改善了從金電極到有機半導體的電荷注入。
2023年，美國polyera公司的yan等開發了新型的基於萘二甲醯亞胺(naphthalene—dicarboximide)和茈二甲醯亞胺(perylenedicarboximide)的聚合物，電子遷移率高達0．85，該聚合物彌補了目前n型有機半導體材料的空白嘲。在2023年的sid上，索尼發布了一款4．1寸otft驅動全彩oled屏，該螢幕厚度只有80 u m，具備極強的柔軟度，可輕鬆纏繞在半徑為4mm的圓柱體上。索尼獨自開發了新型otft有機薄膜電晶體，它使用的有機半導體材料為peri—xanthenoxanthene衍生物，該電晶體的驅動力達到先前傳統otft的八倍。
相對於多晶薄膜電晶體，有機單晶電晶體具有更高的載流子遷移率，可以滿足高階領域的需求。近年來，隨著有機單晶製備技術的提高，在單晶電晶體研究方面出現了一系列新的突破。目前採用紅熒烯製備的單晶電晶體，載流子遷移率超過15 cm2／vs。
優於傳統的無機半導體多晶矽的水平。
2023年，鮑哲南等人成功的製備了並五苯和紅熒烯的單晶陣列，並在此基礎上組裝了電晶體器件。他們首先採用印章法，在基底上製備一層圖案化的十八烷基氯矽烷(ots)。然後在此基底上採用真空蒸鍍的方法製備並五苯、紅熒烯、等有機半導體。
採用這種方法製備的電晶體器件陣列，並五苯的載流子遷移率為0.2，開關電流比為；紅熒烯的載流子遷移率為2．4，開關電流比為。
3有機太陽能電池的發展
與無機矽太陽能電池的光電轉換效率相比有機太陽能電池的光轉換效率仍停留在比較低的水平上。因此，有機太陽能電池的研究核心是提高電池的光電轉換效率。通過設計合理的器件結構、改善介面形貌、提高聚合物晶化程度等方法，有機太陽能電池的光電轉換效率有了很大的提高。
為了更有效的利用太陽光中的紅外部分。目前對窄帶隙聚合物有機半導體的研究也開始引起人們的關注，成為有機太陽能電池的乙個新的熱點，通過採用苯並二噻吩類窄帶隙聚合物，ucla的yangyang小組實現了光電轉換效率超過7％的有機太陽能電池。2023年，出現了一種新型的使用羧酸聯吡啶釕配合物敏化二氧化鈦多孔奈米光陽極的光伏電池--染料敏化太陽能電池(dyesensitized solar cell，dssc)。
為光電化學電池的發展帶來了革命性的創新。染料敏化太陽能電池當前的最高效率是，仍有大幅度提高的餘地。
總體而言，經過十幾年的研究，有機太陽能電池的能量轉化效率得到了迅速提高。但與無機半導體太陽能電池相比，有機太陽能電池的能量轉化效率仍然要低得多，進一步發展具有商業化應用價值的有機太陽能電池成為了目前此方向研究的重點。
4有機感測器
基於有機電晶體的有機感測器可以廣泛的應用於化學和生物領域，用來檢測化學物質和生物大分子。相比於傳統的感測器，有機電晶體感測器的優點在於體積小、易於實現陣列化、便於攜帶、**低廉。此外，有機電晶體感測器的響應訊號通常是電流訊號，便於測試。
與其他化學感測器相比，有機電晶體感測器的優點還在於能夠提供更多的電學資訊，例如有機薄膜的電導率、場效應電導率、閾值電壓、場效應遷移率等。從待測物的形態來分，可以把有機電晶體感測器分為兩類，即氣體感測器和液體感測器。未來有機電晶體感測器的發展是進一步提高器件的響應速度、檢出限以及穩定性。
隨著有機電晶體技術的發展，尤其是柔性化、陣列化、圖案化技術的不斷進步，有機電晶體感測器也將隨之發展，有望實現柔性感測器和多種樣品同時**分析，成為名符其實的「電子鼻」。
5有機儲存器
對於某種特定材料的薄膜，兩邊加電壓，當場強達到一定值時，器件可能由絕緣態(0)轉為導電態(1)。通過某種刺激(如反向電場、電流脈衝、光或熱等))又可使器件由1態恢復到0態。這種器件被稱之為開關器件。
當外加電場消失時，0或1狀態能夠穩定存在，即具有記憶特性，成為儲存器件。相對於傳統的矽儲存器，有機儲存器有著易加工、低成本、可做成大面積、可製備柔性器件、可實現三維儲存(高儲存容量)等諸多優點。2023年yang等人發現有機薄膜的奈米粒子問電荷轉移引起的電導率突變也可用於儲存。
以聚苯乙烯作為主體，摻入6，6一苯基一碳61一丁酸甲脂(pcbm)作為電子受體、四硫富瓦烯(ttf)作為電子給體，通過甩膜製備成二極體器件。對器件施加從0到2．6 v的電壓，在2．6 v附近，電流從a迅速公升高到a，即從低電導態(關)公升高到高電導態(開)。轉變之後，器件保持在高電導態，實現了資訊的寫入。
通過施加乙個較高的電壓，電流從a降低到a，可以擦去寫入的資訊。同基於電晶體結構的三極有機儲存器相比二極儲存器具有結構簡單、易於整合、能夠充分發揮有機材料特點等優勢，因而二極有機儲存器將有可能成為今後發展的主流。有機儲存器的另乙個發展趨勢是與奈米技術相結合，實現奈米器件乃至分子器件的組裝，提高儲存密度。
三、結論與展望
以上是有機化合物在光電材料領域的一些應用，這些領域之間可以認為是既有共性又有差異：共性在於都是利用其半導體的光電性質來達到相應的功能，而差異則體現為不同的功能又要求有不同的化學結構來實現並優化它，因此化學家與材料學家的研究將是根據已有經驗從分子結構的設計出發，探索結構與功能之間的關係，最終能夠優化得到更合理的分子設計理念和更好的功能材料效果。有機光電材料以其相應速度快、儲存密度高、**低廉等優點成為正在崛起的新一代光電資訊材料。
以有機光電材料為基礎的光電器件的開發和產業化將推動有機光電產業達到乙個新的高度，甚至有專家預言「光電產業的未來屬於有機光電材料」。
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