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oe1(光电查) - 科学论文

71 条数据
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  • 有机半导体光电性质的深度学习研究

    摘要： 有机半导体（OSC）光电性质的原子级建模需要进行大量激发态电子结构计算，这对许多OSC应用而言是计算量巨大的挑战。本研究倡导采用深度学习解决该问题，并证明最先进的深度神经网络（DNN）能准确预测一类重要有机半导体——寡聚噻吩（OT）的多种电子性质，包括其HOMO和LUMO能级、激发态能量及相关跃迁偶极矩。在测试的DNN中，SchNet对不同尺寸OT表现出最佳性能，平均预测误差范围为20-80meV。研究表明SchNet始终优于浅层前馈神经网络，尤其在处理大分子或训练数据有限等困难情况时优势明显。我们进一步证实SchNet可准确预测跃迁偶极矩（此任务此前被认为前馈神经网络难以完成），并将部分OT构型跃迁偶极预测的较大误差归因于其激发态的电荷转移特性。最后通过模拟二氯甲烷中OT的紫外-可见吸收光谱验证了SchNet的有效性，计算光谱与实验光谱吻合良好。

    关键词： 光电性质、有机半导体、跃迁偶极矩、SchNet、寡噻吩、深度学习、紫外-可见吸收光谱

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 石墨烯上有机半导体晶体的电荷转移控制生长

    摘要： 控制有机半导体（OSCs）的生长行为至关重要，因其决定了其光电特性。为此，采用具有电子态可调性的石墨烯模板，通过调控OSCs吸附分子与石墨烯间的范德华相互作用来影响OSCs生长。然而在许多石墨烯-分子体系中，吸附分子与石墨烯模板间的电荷转移会引发另一重要相互作用——这种电荷转移诱导的相互作用从未被纳入OSCs生长方案考量。本研究以富勒烯（C60）为模型化合物，探究了电荷转移对石墨烯-OSCs异质结构形成的影响。通过对石墨烯模板进行原位电掺杂来抑制C60吸附分子与石墨烯间的电荷转移，实现了C60薄膜在石墨烯上的逐层生长。该条件下石墨烯-C60界面不存在费米能级钉扎，因此基于此界面制备的势垒二极管展现出接近理想肖特基-莫特极限的高效载流子注入势垒调控特性。此外，优化后的C60薄膜表现出高达2.5 cm2 V?1 s?1的场效应电子迁移率。这些成果为构建高效光电石墨烯-OSCs混合材料应用提供了有效途径。

    关键词： 生长模板、有机半导体、有机电子学、石墨烯、电荷转移

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 非共价相互作用调控的二维有机半导体薄膜：分子自组装、电子与光学特性及电子器件

    摘要： 过去几十年来，基于有机半导体（OSCs）的电子和光电器件因其在大面积、低成本、柔性、可穿戴及可植入设备领域的显著竞争力而受到深入研究。其中许多产品已进入日常生活，如有机发光二极管显示器、便携式有机太阳能电池和有机场效应晶体管。OSCs器件的性能取决于超分子组织结构（取向、形貌）以及不同界面（有机/电极、有机/电介质、有机/有机）上依赖超分子组织的能级排列。本综述重点探讨非共价相互作用对有机薄膜分子自组装、其电子与光学特性以及器件性能的影响。从多种OSCs在不同界面相互作用强度基底（金属、绝缘体、半导体）上的生长出发，论证了分子-基底及分子间相互作用对薄膜组织结构的决定性作用。总结了若干影响固态有机材料能级的非共价相互作用，主要包括诱导贡献、静电相互作用、能带色散及界面偶极。同时讨论了有机分子特定聚集态中的激子耦合及其对光学特性的相应影响。最后阐述了弱分子间相互作用对器件性能的影响。

    关键词： 分子自组装、光学性质、非共价相互作用、电子性质、电子器件、有机半导体

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 水加工有机太阳能电池开路电压超过1.3V

    摘要： 共轭聚电解质通常用作界面层来调节有机太阳能电池（OSC）电极的功函数，但将其作为电子给体应用于水加工OSC活性层的研究甚少。本研究证明，聚[3-(6'-N,N,N-三甲基铵基)-己基噻吩]溴化物（P3HTN）可与水溶性富勒烯（PEG-C60）组合，作为电子给体构建源自水溶液的环保型活性层。在沉积P3HTN:PEG-C60活性层前旋涂聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）层，能显著提升OSC的开路电压（Voc）至1.3V以上。除Voc增强外，采用PEDOT:PSS界面层的OSC器件，其短路电流密度（Jsc）较裸铟锡氧化物（ITO）阳极和氧化钼涂层ITO阳极分别提升10倍和5倍。这些发现表明，PEDOT:PSS界面层使水加工OSC器件获得的Jsc与Voc提升，不能仅归因于空穴收集效率改善，更源于PEDOT:PSS与P3HTN之间发生的离子交换作用。我们通过吸收光谱、光电子能谱结合空穴传输测量，研究了新形成聚电解质的电光特性，以阐明PEDOT:PSS与P3HTN协同构建的OSC器件中光伏参数增强的机理。

    关键词： 前沿轨道、有机半导体、有机太阳能电池、共轭聚电解质、可持续制造

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 导电聚合物 || 聚合物发光器件的电学性能

    摘要： 本章简要介绍了共轭聚合物的半导体特性及其在聚合物发光二极管（PLED）等电子/光电器件中应用的研究动机。我们详细阐述了PLED的工作机制，重点分析电荷注入与传输效应及其对外加电场和温度的依赖性。首先采用热电子发射和隧穿注入的传统模型研究电极向有机半导体的电流注入机制，随后引入并讨论了考虑金属/半导体界面复合效应以及注入电流中能量无序与空间无序影响的最新模型。此外，通过空间电荷限制电流模型和陷阱填充限制电流模型来描述体相中的电荷传输特性。最后，我们还简要探讨了无序效应对载流子输运行为影响的相关理论。

    关键词： 空间电荷限制电流、共轭聚合物、聚合物发光二极管、有机半导体、电学性能

    更新于2025-09-22 13:34:56

  • 已知p型有机半导体重组能的定量构效关系研究

    摘要： 分子内重组能（RE）是量化电子-声子耦合强度的重要参数，对有机半导体（OSC）的理论表征具有关键意义。小规模计算中精确获取RE较为简单，但大规模筛选时则需要更高效的方法。我们通过研究结构-性质关系，建立了定量构效关系模型以实现基于分子结构的RE预测。为此，我们构建了包含171种化合物的数据集，这些化合物源自并苯、噻吩和戊搭烯等已知p型OSC结构单元。研究表明，原子数、环数或可旋转键数等简单结构描述符与RE仅呈弱相关性；而基于SMILES分子特征和几何分子变换等更全面分子表征的回归模型，在RE值范围为76-480 meV的化合物库中，实现了0.7的决定系数和40 meV的平均绝对误差。分析表明，要建立更具预测性的模型，需要更大规模的训练化合物数据集。

    关键词： 分子特征、分子变换、重组能、有机半导体、定量构效关系

    更新于2025-09-22 17:30:58

  • 利用电子自旋共振光谱分析电掺杂有机半导体中的电荷转移与分离

    摘要： 我们通过电子自旋共振（ESR）分析研究了电掺杂有机半导体（OSs）的电荷生成机制。利用ESR光谱成功评估了p型掺杂有机半导体的自由基密度，以此估算不同掺杂体系的电荷转移效率（CTE）。结果表明：当掺杂分子均匀分散且主体分子的最高占据分子轨道（HOMO）能级与p型掺杂剂的最低未占分子轨道（LUMO）能级间能差（?E）较大时，电荷转移效率可接近100%。而由自由基形成自由载流子的电荷分离效率相对较低（本研究中低于12%），这是控制电荷生成效率（CGE）的主导因素。有机掺杂剂三[1,2-双(三氟甲基)乙烷-1,2-二硫烯]合钼因具有均匀分散特性和较低LUMO能级（即较大?E）而实现高效电荷转移，最终展现出9.7%的优异电荷生成效率。

    关键词： 电荷产生效率，p型掺杂剂，电荷转移，电子自旋共振光谱，有机半导体，电荷分离

    更新于2025-09-22 18:09:22

  • N-氰基亚胺作为有机半导体的吸电子官能团：二氢茚并二噻吩位置异构体实例

    摘要： 通过化学设计调控前线分子轨道是有机电子学的主要研究方向之一。对于n型有机场效应晶体管（OFET）的应用而言，降低LUMO能级对确保高效电荷注入尤为重要。本研究报道了在二氢茚并二噻吩区域异构体的桥连位置引入吸电子氰基亚胺官能团。虽然氰基亚胺在有机电子学领域鲜为人知，但本研究发现其能有效降低有机半导体的LUMO能级，有望成为二氰乙烯基等常用吸电子单元的理想替代物。本研究重点考察了两种桥连位含顺式/反式双氰基亚胺的二氢茚并二噻吩区域异构体的结构-性能关系（包括其在n型OFET中的应用）。据我们所知，这是迄今报道的第二例N-氰基亚胺应用于n型OFET的案例，展示了该官能团在有机电子学中的潜力。

    关键词： 有机半导体、二氢茚并二噻吩、吸电子基团、位置异构体、N-氰基亚胺、n型有机场效应晶体管

    更新于2025-09-22 21:25:03

  • 新的C-H芳基化反应为小分子有机半导体节省步骤

    摘要： 新型C-H芳基化反应为小分子有机半导体合成减步骤。意义：基于有机分子的半导体因其适用于制造各类光电器件而备受青睐。这类材料尤其引人注目之处在于其多样的分子设计、明确的共轭长度以及官能团更易修饰的特性。本研究中，刘等人开发了一种直接C-H（杂）芳基化反应，通过将多种实用端基与核心结构砌块在更少步骤内耦合，实现了半导体有机分子的合成。评论：作者优化了该反应并研究了供体型端基、受体型端基及多种混合型端基的合成范围。为展示该反应的应用价值，他们以少于常规所需的步骤合成了两种新型D-A-π-A'型有机敏化剂CYL-3和CYL-4。采用这些有机敏化剂制备的染料敏化太阳能电池分别展现出6.02%和4.76%的优异光电转换效率。

    关键词： C-H芳基化、有机半导体、噻吩

    更新于2025-09-22 23:06:43

  • 铁电介电层的纹理极化以改善有机场效应晶体管

    摘要： 聚合物铁电材料在柔性存储应用和可穿戴电子领域正发挥着日益重要的作用。弛豫型铁电介电材料聚偏氟乙烯三氟乙烯共聚物（PVDF-TrFE）虽广泛用于有机场效应晶体管（FET），但存在栅极漏电流问题，尤其当薄膜厚度低于500纳米时更为显著。本研究展示了一种选择性极化介电层的创新方法：采用溶液法制备的6,13-双(三异丙基硅乙炔基)并五苯（TIPS-并五苯）作为有机半导体时，相较于未极化或均匀极化的铁电薄膜，对PVDF-TrFE层进行纹理化极化能显著提升FET性能。该纹理化通过先垂直极化PVDF-TrFE薄膜、再横向极化靠近栅电极的介电层实现。在环境条件下，TIPS-并五苯FET展现出10^5的开/关比和1 cm2 V?1 s?1的空穴迁移率，工作电压远低于-5V。通过时域有限差分法模拟了介电层中的电场分布。

    关键词： 极化、有机半导体、铁电电介质、场效应晶体管、输运

    更新于2025-09-23 02:30:21