PDF《2019 年度江苏省科学技术奖提名项目公示》

2019 年度江苏省科学技术奖提名项目公示 项目名称 高性能有机半导体结构设计与调控 完成人 黄维,陈润锋,许辉,郑超,陶冶,魏莹,李欢欢,张新稳 完成单位 南京邮电大学,黑龙江大学 项目简介: 该项目属于电子信息学科中的半导体材料前沿学科方向.

最近三十多年,有机半导体与光电 子技术在显示、光伏、存储、传感等领域取得了显著进展,成为国际研究热点. 材料组成、电 子结构、聚集行为与光电功能的内在关联 是提升有机半导体光电性能的关键,揭示其相互作用 机制和影响规律对于有机半导体的理性调控、高性能化设计和光电子器件应用具有重大价值. 在国家重大项目等的资助下,从有机半导体概念设计和方法研究的原始创新入手,深入系统 研究了有机半导体材料与器件的构效关系,阐述了有机半导体激发态演变、 光电子过程及相互作 用机制,提出了杂原子协同修饰的材料设计思想, 形成了有机半导体激发态调控和高性能化应用 的新理论、新方法,发展出动态响应有机光电分子、高效稳定的主体材料、有机长余辉材料及其 高性能、新功能器件应用等.主要科学发现如下:

1、发现有机半导体光电行为与其分子状态密切相关的基本规律,利用多重杂原子协同调控 策略构建共振结构,提出了 有机半导体光电性质动态智能调控 的新概念,研制出新型自调 节有机半导体材料,实现了有机光电器件的选择性动态调控和高性能应用.基于动态自调节和 高激发态能级的主体材料,蓝光磷光器件启亮电压低至 2.4 V,最大外量子效率高达 21.7%,满 足了便携式显示终端和照明设备的要求;

旋涂型和蒸镀型磷光器件在亮度为

1000 cd m-2 时效率 衰减分别仅为 0.7%和4%,是最稳定的高效磷光器件之一,推动了有机光电子技术研究从静态到 动态的过渡,为有机半导体的智能化调控提供了有效途径.

2、发现有机半导体主体材料是提高热活化延迟荧光(TADF)器件性能的重要因素,阐明 了杂原子对光电功能增强的关键性作用,提出了 多重共轭打断 和 不对称短轴修饰 的材 料设计新策略,研制出高效稳定、超低电压驱动、全色可调的 TADF 器件.实现了低至 2.8 V 的 启亮电压、 高达 23%的外量子效率以及在

1000 cd m-2 亮度下低至 15%的效率滚降, 突破了 TADF 技术在超低电压驱动高效蓝光发射上的瓶颈;

蓝、绿、黄、橙和白光 TADF 器件均获得了顶尖的 器件性能,为解决 TADF 器件结构复杂、效率衰减迅速等难点问题提供了新的方案.

3、发现有机半导体激发态演变和聚集体结构控制的重要方法,提出了利用杂原子促进系间 窜越、通过聚集结构稳定三线态激子调控激发态特性获得长寿命发光的新理论,创立了纯有机 长余辉材料体系,开辟了有机半导体材料在数据加密和信息防伪领域的新应用.相关成果成为 国际上通行的设计方案, 目前已被国内外多个课题组直接运用,为发展高性能纯有机长余辉材料 与器件应用奠定了科学技术基础. 该项目

8 篇代表性论文发表在 Nature Mater.、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.等国际权威期刊 上,4 篇入选 ESI 高被引论文,被SCI 正面他引

562 次,单篇最高他引

226 次.被美国科学院、 中国科学院院士等国内外同行在 Nature、Nature Rev. Mater.、Nature Commun.等著名学术期刊的 论文中大量评述和引用,被Materials Views 等专题报道.成果推动了有机半导体理论的发展,为 有机光电子器件的应用与技术进步做出了富有开拓性、创新性和系统性的贡献. 代表性论文论著目录: 序号论文著作名称 刊名 发表时间 第一作者 通讯作者