有机复合光电导材料及器件研究进展

有机光电导复合材料已经成为当前国际上有机光电材料科学研究的前沿与热点之一。复合化是大幅度提高有机半导体材料光电导性能的有效手段,本文主要从有机光电导材料的复合化角度,综述了新型高效的多种有机复合光电导材料体系的制备及其光电导性能,初步解释了其相应的复合原理和光电导机理,并介绍了其在单层型光电导器件中的研究进展。最后提出了制备高性能有机光电导复合材料及单层型光电导器件的几点建议。     

有机张力半导体及其光电特性

分子张力作为空间设计的重要组成部分正成为调控有机半导体的重要手段。由于分子内产生的拉伸张力、扭曲/弯曲张力以及空间张力而导致p轨道排布重组和构型构象结构发生变化,最近各种几何与拓扑结构的高张力有机半导体材料相继被报道,这使得高张力有机半导体材料成为有机电子领域研究的焦点。为了进一步梳理分子张力在有机半导体材料中扮演的角色与价值,该综述从分子张力的类型、实验与理论量化以及可视化出发,总结了高张力共轭芳烃的分子设计策略、与其光电性能分子张力之间的关系,以及这类新兴材料在光电领域的应用。最后,对高张力共轭芳烃的研究前景进行了展望,阐述了该类材料所面临的机遇与挑战。     

有机神经形态机器视觉器件及系统

随着有机半导体材料及其器件的快速发展,有机电子学在可穿戴设备、人工智能等发面取得快速发展.有机半导体材料具有成本低、生物相容性好、光谱响应可调、柔性度好等优势,在光电器件等新兴智能感知领域显示出巨大的商业应用潜力,同时也是制造柔性仿生视觉传感器不可或缺的组成部分.本文从有机光电材料分类及用于视觉仿生感知的光电器件层面重点介绍了近年来人工神经形态视觉智能传感系统的研究进展,包括应用较多的视觉触觉多感集成系统.最后阐述了发展有机仿生视觉系统的重要意义与现存挑战以及展望,为将来有机视觉感知应用及多感集成提供可行的研究方向.     

有机微纳晶场效应晶体管

有机单晶中分子排列长程有序、无晶界且杂质和缺陷很少,是揭示有机半导体材料本征性能和制备高迁移率器件的最佳选择。因此,有机单晶材料对于构筑高性能电子器件和电路等方面具有无可比拟的优势。同时,有机单晶材料也为揭示半导体材料微观分子堆积与宏观电性能关系提供了重要手段。有机分子间以弱的范德华力相结合,因此,有机半导体单晶多以微纳晶形式存在。目前,种类繁多的有机微纳晶半导体材料被广泛应用于高性能场效应晶体管器件,这些器件的研究不仅可以筛选出高性能的有机半导体材料,也为科研人员提供更多的机会来理解有机半导体中电荷传输的物理内涵。本综述介绍了有机单晶场效应晶体管的基本结构和运行机理;微纳晶制备、表征方法以及器件构筑方法;总结了近三年来有机微纳晶半导体材料与器件取得的最新研究进展;探讨了当前有机微纳晶研究的热点和趋势并分析了面临的挑战。     

柔性链在调控有机半导体光电性能中的应用

过去一段时间里, 用于光电器件的可溶液加工有机半导体材料已经取得了巨大的进步. 寻找新的共轭骨架一直是改善器件性能的研究重点. 相比之下, 通常认为只有增溶作用的柔性链的发展一直没有引起足够的重视. 本文希望通过总结近年来有关柔性链在调控有机半导体光电性能方面的研究进展, 探讨柔性链的类型、长度、密度、取向以及节点等对材料光电性能的影响作用及规律, 以期深刻理解柔性链在调控有机半导体光电性能中的作用, 为进一步优化高性能有机半导体材料的分子结构设计提供参考和指导.     

有机薄膜晶体管半导体材料的研究进展

有机薄膜晶体管(organic thin-film transistors,OTFTs)具有工艺简单、成本低及柔性良好等优点,在有源显示、传感及逻辑电路等领域有着十分重要的应用前景.实用性有机薄膜晶体管应具备高迁移率、高开关比、低阈值电压及良好的稳定性等性能.有机半导体材料是有机薄膜晶体管的主要组成部分,对器件的性能有着重要影响.介绍了有机薄膜晶体管的基本结构和运行模式,按照p型、n型及双极性分类总结了有机薄膜晶体管半导体材料的研究进展情况,最后对有机半导体材料的前景进行了展望.     

高迁移率有机薄膜晶体管材料进展

对近几年来高迁移率有机薄膜晶体管材料研究的主要发展作了简要介绍和评述,讨论了高迁移率有机半导体材料存在的问题和发展方向．     

有机硅化合物和有机硼化合物在有机半导体材料中的应用

有机硅化合物和有机硼化合物是有机化学中2类非常重要的化合物,它们在有机合成化学和材料化学等领域都有着广泛的应用。有机半导体材料是一个新兴的研究领域,这2类化合物在这个新兴领域中也有着独特的贡献。简单介绍了有机硅化合物和有机硼化合物在有机半导体材料中的应用。     

基于有机复合材料的近红外和短波红外光探测器

近红外及短波红外光探测器在热成像、夜视、农业视察、生物识别传感和遥感等相关领域具有重要的应用。然而目前大多数商用的红外光探测器需要额外的制冷设备辅助，并且器件不可弯折，很大程度上限制了它的应用。为了解决这些问题，近年来涌现了越来越多有关有机半导体的研究。有机半导体不仅具有可精细调控的带隙、高的吸光系数和机械柔性等优点，并且能够通过“卷对卷”工艺实现大面积制备并与柔性基底兼容。基于有机半导体的红外光探测器无需额外的制冷设备且具有无机红外光探测器所不具备的诸多特点，因而很有希望用于发展下一代红外光探测技术。本综述首先介绍了有机近红外及短波红外光探测光电晶体管、光电二极管器的基本原理，其次介绍了近年来兴起的有机半导体复合材料及其新颖的器件结构，接着总结了有机红外光探测器在电子眼、人工突触、以及可穿戴实时健康监测等应用的最新进展。最后，讨论了这一领域存在的挑战并对其未来发展进行了展望，以期促进该领域的进一步发展。     

环境友好型有机热电和薄膜晶体管材料的研究进展

有机半导体是新一代光电材料的重要体系,在柔性显示、发电和传感等领域具有广阔的应用前景.现有可溶有机半导体大多使用含氯溶剂,对人体健康和生态环境造成危害.伴随着光电子产业向环境友好方向发展,可绿色溶剂加工的有机半导体受到广泛关注并取得快速发展.本文从有机半导体的分子设计、溶剂选择、加工方法等方面综述了可绿色溶剂加工的有机...     

近红外光伏型有机光探测器研究进展

光探测器是现代科学和工业体系的基础.近红外光伏型有机光探测器因其制造成本低、柔性、质轻和可大面积制备等诸多特性及其在生物成像、质量检测、图像传感、光通信和夜间监控等方面的应用而受到广泛关注.由于有机半导体材料高度可调的光学和电学特性,已经实现了窄带、低噪声、可见-近红外有机光探测器.近红外光伏型有机光探测器的研究在国内...     

离子型共价有机框架材料的合成及其催化性能（英文）

共价有机框架(COFs)材料是在拓扑学基础上发展起来的一类新型有机晶体多孔聚合物.由于COFs材料具有较高的比表面积、良好的热稳定性和化学稳定性、可设计的孔结构以及容易修饰改性的特点,目前广泛用作催化剂或催化剂载体.COFs的构筑单体为有机小分子,其来源广泛且种类繁多,使得构筑单体多样化,便于通过构筑单体来调控目标材料的结构和功能.近年来对COFs的研究已经引起人们广泛关注.离子框架材料在气体分子的吸附与分离领域展示了良好性能,通过简单的离子交换过程,可以容易地将具有特定尺寸和功能的反离子引入到框架结构中来调控孔的尺寸大小,从而实现混合气体的有效分离.然而,在催化领域目前尚未见将具有特定催化功能的反离子基团引入到框架之中,研究离子框架材料的催化性能.本文设计合成了一种负电荷为骨架结构的离子型COFs材料.我们首先选取一种化学结构稳定的COF作为骨架前驱体,其中的单体具有可反应的活性基团酚羟基,然后通过与1,3-丙烷磺酸内酯进行开环反应,将烷基磺酸引入到孔中,经过弱碱处理后得到阴离子型COFs(I-COFs),然后通过简单的离子交换过程将具有催化活性的Mn2+以及[Mn(bpy)2]2+配位阳离子分别引入到COFs框架中,得到具有催化功能的新材料.我们考察了两种I-COFs对烯烃氧化制环氧化合物的催化性能,发现所得离子COFs对不同的反应底物均展示了较高的环氧化催化性能.结果证实了离子I-COF催化反应为多相催化,还表现出I-COFs催化剂具有较高的稳定性以及循环使用性能.我们认为,通过简单的离子交换过程,能够赋予I-COFs材料各种不同的功能,从而实现COFs在不同领域的应用.这为多孔材料的功能化设计提供了新的化学平台.     

溶液法制备的有机薄膜晶体管研究进展

近年来,随着有机半导体材料的设计、合成以及新技术的开发利用,溶液法制备的有机薄膜晶体管(Organic thin-film transistors,OTFTs)取得了快速发展。本文简单介绍了OTFTs的结构和工作原理,总结了近几年来可溶液法加工的有机半导体材料、介电材料和电极材料的研究进展,讨论了OTFTs的溶液法制备技术,最后对OTFTs发展面临的问题和发展前景进行了探讨。     

含有七元碳环的有机共轭分子在光电材料中的应用

苯环是构成有机光电材料的主要单元,非苯系的七元环共轭体系则在有机光电材料中应用较少,直到最近几年才开始受到关注。由于七元环的前线轨道与六元环的明显差异和七元环容易被氧化而形成稳定的芳香性环庚三烯正离子的特点,它的引入可能给有机材料带来特殊的性能和应用。本文首先从历史的角度回顾了七元共轭碳环的发现、合成与结构研究。然后,对七元碳环共轭分子的结构骨架进行了分类,并对这些结构骨架的合成方法进行了总结。对七元碳环共轭分子在近红外吸收、有机场效应晶体管、有机太阳能电池、刺激-响应等领域的应用进行了重点介绍,并对该领域的发展前景进行了展望。     

仿生矿化增强材料

近年来,随着材料科学领域的发展,机械性能优异且具有特定功能的有机-无机复合材料成为了研究热点。而天然的生物矿化过程产生了在自然界中分布广泛、结构特征多样性、机械性能优异的天然生物矿物,比如牙齿、骨骼、珍珠、贝壳、海胆刺、海洋红虫颚等。这些天然复合增强材料中的矿化组织结构特点和矿化机理为仿生设计与合成具有特定结构、特定功能和优异机械性能的材料提供了理论依据。通过模拟天然过程的仿生矿化方法,利用有机基质调控无机矿物成核生长为固态矿物,最终能够定向组装具有特定有序结构和先进功能的有机-无机复合材料。本文主要综述了自然界中通过生物矿化过程得到的高强度、高韧性的天然复合增强材料,以及受生物矿化增强现象的启发,在化学与材料仿生矿化合成中出现的一些有机-无机复合的增强材料。     

含磷有机电致发光材料*

有机电致发光材料是有机电子学和光电信息功能材料领域的研究热点之一,在有机π共轭体系中引入杂原子是一种有效调节材料光电性能的手段。磷原子既可以通过其d轨道与π共轭体系间的σ-π相互作用来改变材料的电子结构,又具有很好的可修饰性,如被氧化、硫化或与金属配位等,从而能有效地调控材料的光电性能。因此,磷原子的引入为有机光电功能材料的分子结构设计和光电性能改善等方面的研究提供了广阔的空间,近年来得到了研究者较多的关注。本文根据引入磷原子的不同方式,综述了磷杂环戊二烯、二噻吩并磷杂环戊二烯、磷芴以及磷杂聚苯撑乙烯等材料的结构特点和在有机电致发光材料方面的研究现状,展望了含磷有机电致发光材料的应用前景和发展趋势。     

有机太阳能电池用聚合物给体材料的研究进展

有机太阳能电池由于质轻、价廉、柔性,受到人们的广泛关注.开发性能优异的聚合物给体材料,是近期有机太阳能电池研究的主流方向之一.迄今为止,已经成功开发出各种各样具有优秀的给体性质的共轭聚合物.基于这些材料制备的有机太阳能电池器件,已经突破9%的光电转换效率.按照聚合物给体材料的主链结构分类,综述了近年来这方面的研究进展.对一些受到普遍关注的材料,从设计思想、性能剖析到器件制备和性能,做了详细的介绍,以期能够深层次理解材料的化学结构-凝聚态结构-性能间的基本规律,为今后的材料研发提供有价值的参考.     

硫醇-烯/炔点击化学制备有机/无机杂化材料

有机/无机杂化材料因其独特、优异的结构和性能已经成为目前材料领域的研究热点,硫醇-烯/炔点击化学是近年发展起来的一类新型点击化学,以其反应条件温和、速率快、产率高、产物容易分离以及高度选择性等优点受到国内外研究者的广泛关注。本文综述了近年来硫醇-烯/炔点击化学制备有机/无机杂化材料的研究进展,重点介绍了利用硫醇-烯/炔点击化学制备硅类、碳类、金属及金属氧化物类有机/无机杂化材料,并归纳了这些有机/无机杂化材料在生物医用、环境保护、光电材料等方面的应用,最后展望了硫醇-烯/炔点击化学制备有机/无机杂化材料未来的发展方向。     

有机太阳能电池空穴传输材料研究进展

有机太阳能电池(OSCs)是一种使用有机半导体作为光活性层材料的太阳能电池。其中空穴传输层对OSCs的载流子输运、能级调节、优化光活性层形貌等方面起到了显著提升的作用，因此开发和研究空穴传输材料具有重要意义。详细综述了近几年OSCs中聚合物及金属化合物空穴传输材料的研究进展，其中对聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT∶PSS)、MoO₃、WS₂等传输材料的修饰和改善进行了重点讨论，并归纳了其提升器件光电转换效率(PCE)和稳定性的原因。为进一步选择和设计空穴传输层以此提升OSCs的性能提供了参考。     

基于3,4-二烷氧基噻吩的D-A-D型有机共轭分子的合成及其光学和电化学性能

基于Wittig反应合成了新型D-A-D型有机半导体材料——双(2-乙烯基-3,4-二烷氧基噻吩)-对-2,5-二苯基-1,3,4-噁二唑[(3,4DAOTV)2-OXD],用核磁共振氢谱(1HNMR)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、高效液相色谱(HPLC)和元素分析法(EA)对化合物的结构进行分析和表征.用紫外-可见(UV-Vis)光谱、荧光(PL)光谱及电化学分析研究其光学和电化学性能.在氯仿溶液中,各化合物的紫外最大吸收波长(λmabasx)在382-383nm之间,光学带能隙在2.92-2.97eV之间,荧光最大发射波长在448-452nm之间,发出明亮的青色光,荧光量子产率可达36.8%-37.6%;在固体薄膜状态下,各化合物于513-516nm处发射出亮蓝绿色光.循环伏安法研究显示:三种大π共轭分子在正、负向区域均表现出明显的氧化、还原现象.其中,5.65-5.70eV的电离势(Ip),与噻吩类有机半导体材料的空穴传输特征相符;电子亲和势(Ia)在2.74-2.88eV之间,与有机电子传输材料的特性相近,这利于电子从阴极的注入和传输.理论计算结果表明,该D-A-D型共轭分子共平面性好和电荷离域程度高,对光电功能材料的分子界面组装、载流子的有效传输和器件量子效率的提高十分有利.