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[成果]
1700320136
北京
TN3
应用技术
工程和技术研究与试验发展
公布年份:2016
成果简介:该项目隶属于物理化学领域的前沿科学,其研究涉及化学、物理、电子及微电子等学科。项目组围绕“有机场效应晶体管基本的物理化学问题”,在高性能有机场效应材料、材料凝聚态结构和性能的关系、场效应器件方面开展了系统的研究,取得了系列创新性成果,解决了有机场效应晶体管面临的一些基本的物理化学问题,形成了国际特色。主要科学发现如下:发展了系列综合性能优异的有机场效应材料,提出了迁移率高、稳定性好场效应材料的设计思路和合成策略。针对并五苯分子中活泼的二烯单元导致的稳定性差的问题,项目组设计合成了新型硫杂并五苯类似物,成功地克服了这一问题,实现了良好的稳定性和优异的场效应性能;发现具有紧密分子堆积的α-酞菁氧酞具有优异的场效应性能,其薄膜迁移率接近10 cm<'2>V<'-1>s<'-1>,当时报道最高值。国际同行以“recent discovery, the best, the highest performance”等确认了这些工作的原创性和重大科学意义。基于这些突出成果,项目组受国际著名期刊Chem. Rev.的邀请,为其撰写了“有机场效应材料”的邀请综述。发明了系列独特的有机微纳晶及其场效应晶体管的制备方法,利用有机微纳晶,揭示了有机场效应材料凝聚态结构和性能的关系,指导了分子的理性设计和合成,推动其器件应用。为了揭示材料的本征电荷输运性能,项目组发展的“有机微纳线模板法”,能够在亚微米宽,几个微米长的晶体上实现器件的制备,为有机半导体凝聚态结构和性能的关系研究,提供了强有力的工具和平台。国际同行以“the first, the best, the highest, opens a new door”等确认了该项工作的原创性和重大意义。基于该项工作的原创性,项目组受国际著名期刊Acc.Chem. Rev.的邀请,为其撰写了“有机微纳晶”的邀请文章。从能级、微结构、界面等关键物理参数出发,优化器件,实现了高性能有机场效应晶体管及新功能器件的构筑。在前期研究基础上,项目组针对界面上陷阱、晶界、缺陷难于控制,电子行为研究困难的挑战,利用晶格参数匹配的酞菁铜和全氟酞菁铜,构筑了有机半导体单晶异质结,发现异质结界面具有良好的双极性电荷传输特性和光伏响应特性。以全氟酞菁铜晶体作为半导体,利用场效应,实现了光生激子的高效分离和载流子的高效输运,制备了高性能的n-型光控场效应晶体管。国际同行以“the first, open up new areas, represents a rapidly advancing field of research”等确认了工作的原创性和重大意义。受国际著名期刊Chem.Rev.的邀请,撰写了“有机场效应晶体管制备表征”的综述。这些创造性贡献,为场效应分子材料的设计合成提供了新策略、场效应材料的物性研究提供了新方法、高性能有机场效应晶体管及新功能器件的构筑提供了新思路、对国际上这一领域的发展起到了引领作用,为有机场效应晶体管的应用和有机电路的研究奠定了坚实的科学基础。该项目在J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater., Acc. Chem. Res., Chem. Rev.等权威杂志上发表论文20篇,SCI他引2703次,8篇代表性论文SCI他引826次,受到国内外同行的高度评价,国际著名科学家如剑桥大学Henning Sirringhaus教授、马普高分子所Klaus Muellen教授、斯坦福大学Zhenan Bao教授等都明确指出了该项工作的原创性和重要科学价值(the first或opens a new door等)、器件性能优越(the best或the highest performance等)。