本征可修复的导电聚合物/水凝胶纳米复合薄膜及其独特的体沟道用于实现高性能、柔性和可修复的有机光电晶体管（英文）

柔性有机光电晶体管(OPTs)在大机械形变的下一代可穿戴系统中至关重要.然而,目前报道的大多数OPTs都是场效应基结构,其界面电荷传输和本征低跨导的特性限制了OPTs的机械柔性和光电性能的发展.此外,沟道层的p共轭半导体聚合物也缺乏特殊的可修复位点,使其很难实现薄膜的自我修复功能.本文报道了一个具有独特体沟道和强修复功能的柔性高光电性能的OPTs.该OPTs使用有机电化学晶体管架构,由3D体沟道的可修复导电聚合物/水凝胶复合薄膜组成.该器件不仅在遭受损伤后能够在100 ms内有效恢复其机械和电学性能,同时还展现出出色的机械柔性.更重要的是,该器件实现了紫外光波段的高光测性能,其中光响应度高达1.01×10⁵ A W^-1,探测率达1.01×10⁵ A W^-1,外量子效率达3.03×10⁴%.结果表明,具有独特体沟道和本征可修复功能的OPTs在下一代可穿戴电子器件的使用中具有潜在应用价值.     

石墨烯在有机光电器件中的应用研究进展

归纳了石墨烯的基本性质及常用的几种基本制备方法,综述了石墨烯在有机场效应晶体管(OFET)、有机发光二级管(OLED)、有机太阳能电池(OSC)等有机光电器件领域的应用研究现状,展望了石墨烯在有机光电器件领域未来的发展前景。     

基于碳纳米管纤维生长锌钴双金属氧化物纳米线森林的高能量纤维状超级电容器（英文）

随着可穿戴电子器件的发展,新型纤维状超级电容器逐渐成为最新一代储能器件。然而,纤维状超级电容器较低的电导率和较小的比电容限制了其在高能量密度器件中的应用。本工作采用水热法在碳纳米管纤维表面生长锌钴双金属氧化物纳米线森林设计高能量纤维状超级电容器,利用锌钴双金属氧化物和碳纳米管纤维的协同效应显著提高复合纤维的电化学性能。使用聚氯乙烯薄膜和聚乙烯醇/氯化锂凝胶电解质与复合纤维组装全固态纤维状对称超级电容器,并测试其电化学性能。组装的复合纤维比电容达到112.67 mF·cm~(-2),功率密度0.45 mw·cm~(-2)时的能量密度为12.68μwh·cm~(-2)。复合纤维有较好的循环稳定性,以1 mA·cm~(-2)的电流密度进行10 000次循环,其电容保持率为90.63%。此外,在几种不同弯曲角度下,循环伏安曲线的变化可以忽略不计,说明复合纤维具有良好的柔韧性和力学稳定性。全固态纤维状超级电容器的优异性能为便携式和可穿戴电子产品的发展提供了新的机遇。     

基于硅基自组装膜的分子电子器件

文章综述了以硅为基底的自组装有机单层膜在分子电子器件中的应用,重点介绍了自组装膜的电子传导性,包括各种理论模型,如隧穿效应、热电子激发、Poole-Frankel激发以及跨越传导。此外,以烷基链(σ-分子),共轭链(π-分子)体系组成的自组装膜为基础的各种分子电子器件,如二极管、共振隧穿二极管,分子记忆和分子晶体管的概念、结构及工作原理也一并被讨论。     

一种可增强光陷阱效应的多孔ZnO/PEIE电子传输层在高效有机太阳能电池中的应用

在本工作中,我们制备了一种多孔的有机/无机复合电子传输层(P-ZnO),并将其成功用于反向有机太阳能电池中.P-ZnO不仅拥有适宜的功函,且可形成较大欧姆接触面积的独特表面,有利于器件中的电荷提取.与ZnO基器件相比,P-ZnO基器件的活性层具有增强的光陷阱效应.在PBDB-T/DTPPSe-2F,PM6/Y6和PTB...     

基于有机薄膜晶体管与有机电化学晶体管的生物传感器研究进展

生物传感器是一门由生物、化学、物理、医学、电子技术等多种学科互相渗透成长起来的高新技术,在国民经济的各个领域如食品、制药、化工、临床检验、生物医学、环境监测等方面有着重要应用。生物传感器选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低,可在复杂的体系中进行在线连续监测,特别是具有高度自动化、微型化与集成化的特点,其在近几十年获得了蓬勃而迅速的发展。在生物传感器领域,有机电子器件具有广阔的应用前景,特别是在低成本、一次性、便携、柔性弯曲等方面,有机电子器件显示出无可比拟的优势。在有机电子学领域,引起广泛关注和研究的包括有机薄膜晶体管(Organic thin film transistors,OTFTs)生物传感器和有机电化学晶体管(Organic electrochemical transistors,OECTs)生物传感器两种技术。其中,OTFTs生物传感器采用全固态薄膜制备,由于其制备工艺简单且可与传统半导体加工工艺相兼容,因而方便集成。此外,OTFTs生物传感器的检测单元多样化,不仅限于有机半导体层,其栅极和源漏电极都可用作生物检测。目前,在该生物传感器中已成功应用的高性能有源层材料有并五苯(Pentacene)、聚(3-己基噻吩)(P3HT)和聚苯胺(PANI)等。研究工作包括DNA表面固定方法改进、传感器结构设计与灵敏度优化、新型扩展栅极结构等。由于大多数检测在非溶液体系中进行,其检测的便捷性和灵敏度受到了一定限制。为了解决溶液体系下的检测问题,OECTs生物传感器被提出。该传感器不仅具有工作电压低(一般小于1 V)、电化学活性强以及可在溶液环境下工作等优点,而且其沟道与栅极的距离可按需调节。OECTs生物传感器的出现为发展高灵敏、高特异性的生物分析检验方法注入了活力。目前,OECTs生物传感器已成功应用于脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic acid,DNA)、抗原和细菌等物质的检测。虽然微流控系统的OECT传感器阵列也已成功检测葡萄糖和乳酸,但考虑到其实际制备过程以及检测环境,OECTs传感器在集成方面的发展较为困难。本文归纳了基于OTFTs和OECTs两种类型生物传感器技术及其发展现状。根据检测物质分类,本文对两种生物传感器在葡萄糖、DNA、抗体抗原、细胞、多巴胺等生物检测应用中进行了详细描述,介绍了其传感机制和检测能力。预计随着有机电子技术的发展,有机晶体管将会在生物检测方面发挥更为重要的作用。     

导电聚合物在纳米太阳能电池中的应用研究

导电聚合物以其特殊的性质及种种优点而越来越广泛地应用于光电化学太阳能电池,文中主要介绍了导电聚合物作为全固态太阳能电池的电解质以及作为纳米光电化学太阳能电池敏化剂的应用研究。     

用于低能耗人工视觉系统的具有互补光调制和低功耗的双极突触有机/无机异质结晶体管（英文）

光电突触晶体管将光传感和突触功能集成到单个器件中,在视觉信息采集、识别、记忆和处理的神经形态计算具有显著的优势.然而,现有光电突触的权重更新主要是基于光刺激和电刺激分别调节突触的兴奋和抑制.这种方式严重限制了器件的处理速度和应用场景.在这项工作中,我们提出了双极突触有机/无机异质结晶体管(BSOIHT),可以有效地模拟光刺激下的双向(兴奋/抑制)突触行为.此外,通过优化电极接触位置以及电极材料,晶体管的载流子注入得到了显著改善,使得突触事件功耗降至2.4 fJ.此外,采用BSOIHT构建的神经形态视觉系统,有效地促进了图像预处理,将识别准确率从44.93%大幅提高到87.01%.这为构建低能耗的人工视觉系统提供了新的途径.     

有机发光器件的光学调控研究进展

有机发光器件已经在全彩显示屏、可穿戴设备以及环境友好的室内照明领域获得了越来越多的关注。近年来,材料设计、器件结构以及制备工艺的革新,推动OLED器件性能在大面积、高效率、长寿命和高显色指数方面取得了一系列突破性进展。光学耦合效率是影响OLED器件中光电转换过程的关键因素之一,如何调控光学耦合、避免器件内部的光子流失、提高出光效率,对于发展高效率、高稳定的OLED技术具有重要意义。本文将围绕光学调控技术在波长依赖性、出光角度敏感性以及制备工艺兼容性方面,系统分析OLED器件中光学损耗机制,综述近年来国内外在OLED微纳结构光学调控的研究进展,并介绍最新发展的软纳米压印仿生微纳结构光学耦合调控方法。此光调控技术实现了绿光OLED器件效率达到366 cd·A~(-1)、白光OLED效率达到123.4 lm·W~(-1)、柔性白光OLED效率达到106 lm·W~(-1),为新型OLED的光学调控提供了新思路。     

半导体异质结构材料及其应用

本文概述和评论了异质结构材料的优异性能及其在微电子器件和电路；光电子器件和电路领域的应用，特别强调它们在调制掺杂场效应晶体管，异质结双极晶体管和半导体激光器方面的应用。     

有机共轭自组装材料及应用

超分子化学自组装的重要研究内容是组装体的分子设计、合成及其组装过程。为了构筑和调控某些具有特殊功能的超分子自组装体,针对不同的应用要求,可引入具有独特光电性质及刚性的有机π-共轭分子作为基本组装单元,通过超分子弱相互作用组装成功能性纳米/微米材料。总结了近年来国内外有机共轭分子的自组装行为,并介绍了其在纳米/微米光波导材料、有机小分子光电器件、分子机器及超分子传感器中的相关应用。     

导电聚(3,4-二氧乙基噻吩)应用研究进展

聚(3,4-二氧乙基噻吩)(PEDOT)是目前发现的导电态最稳定的导电高分子之一,在抗静电、塑料内存、电解电容器、有机太阳能电池、有机电致发光显示器件等领域得到了广泛研究和应用.本文简要综述PEDOT在这些领域的应用进展情况.     

Nc-Si:H薄膜器件的研究

介绍了氢化纳米硅(nc-Si:H)薄膜在电子学器件和光电转换器件(如隧道二极管、异质结二极管、变容二极管、单电子晶体管、太阳能电池、发光二极管)等方面的研究进展,分析了这些器件的性能与nc-Si:H薄膜结构之间的关系,阐述了新型器件的优点.     

基于肖特基势垒调控的低能耗高识别精度的有机突触晶体管（英文）

为了构建类脑神经形态计算网络,单一的人工突触器件应该表现出极低的能量消耗,达到飞焦耳级别.然而,大多数现有的基于欧姆接触的低能耗突触器件实施方案,要么结构复杂,要么需要特定材料,这些因素都阻碍了人工神经网络的进一步发展.本文报告了一种肖特基势垒调控的有机突触晶体管(SBROST).通过在源电极和半导体之间的接触界面引入肖特基势垒,显著降低了单个突触事件的能耗,与使用欧姆接触的传统有机突触晶体管相比, SBROST的性能得到了改善.SBROST不仅可在低工作电压和电流下运行,还具有可适用于不同有机突触器件的简单结构.此外, SBROST可以实现低能耗下的高识别精度.经过100个周期,基于SBROST的手写人工神经网络表现出卓越的识别精度(93.53%),接近理想精度(95.62%).将肖特基势垒引入突触晶体管的方案为构建类脑神经计算网络提供了新的视角.     

SnO_(2)作散射层的光阳极膜厚对量子点染料敏化太阳能电池光电性能的影响EI北大核心CSCD

先用一步水热法合成空心纳米球,再将其作为量子点敏化太阳能电池(QDSSCs)光阳极的散射层材料用丝网印刷技术刮涂在TiO_(2)基底上。组装成的QDSSCs电池具有优异的电化学性能,表明SnO_(2)的空心球结构有利于电解质的存储,在保证电子高效传输速率的同时提高其化学稳定性,使循环反应更加有效。在QDSSCs的制备过程中,以ZnCuInSe量子点为敏化剂,进一步研究了吸附量子点后不同膜厚的光阳极对太阳能电池光电性能的影响。膜厚为9μm的SnO_(2)散射层其最高光电转换效率值7.31%,可应用在QDSSCs中。     

硅纳米管的理论及制备研究进展

硅纳米管在晶体管等纳米电子器件、传感器、场发射显示器件、纳米磁性器件及光电器件、储氢及电化学等领域有着广阔的应用前景.综述了近年来硅纳米管在储氢能力、热稳定性、量子限制行为及力学性能等理论方面的研究成果,以及采用水热法、模板法、电化学溶液沉积过程、化学气相沉积法、热蒸发、电弧法及激光烧蚀等方法制备单晶、多晶及非晶硅纳米管的最新研究进展,并提出了硅纳米管可能的研究方向.     

二维MXenes材料在柔性光电探测器中的应用展望

二维过渡金属碳/氮化物(MXenes)自2011年被首次报道以来,凭借其特殊的二维层状结构、优异的导电性和电化学性能在能源、催化、传感、电磁屏蔽和微波吸收等领域吸引了极大关注。近几年,随着对该材料认识的不断加深,其在光电领域的研究也不断深入。与其它领域不同,光电器件聚焦于延伸MXenes材料半导体性质,通过设计表面官能团、精准控制层数等来打开材料带隙,从而使其从金属性质转变为半导体性质。本文主要围绕MXenes材料的光电性质,介绍其在柔性光电子器件中的应用,系统阐述MXenes材料在透明电子器件、光电探测器、图像传感器、光电晶体管、人工神经视觉网络系统的应用前沿现状与趋势,并展望了MXenes基柔性光电器件面临的挑战以及未来发展前景。     

NIST科学家揭示有机光伏的特性

正光伏器件也称为太阳能电池,其在光照下产生电能,它已经成为快速发展的产业。最常见的形式是采用硅晶材料制成的硬质膜,但最近有机光伏器件引起了人们极大的兴趣,这种器件是用嵌入在两个金属电极间的廉价的有机半导体材料制成。制成的有机光伏器件呈柔性且便于携带。想象一下,一个支起来的帐篷可以用作一个大的太阳能电池,给便携电子设备充电,同     

柔性及纺织基钙钛矿太阳能电池的研究进展

传统的能源器件大多为平面刚性结构,虽然坚固耐用,但对于实现器件的可穿戴来说,较难满足微型化、轻量化、柔性化、集成化的要求,这正是目前的应用瓶颈。纺织材料作为天然的穿戴材料,具有无可比拟的柔性和穿戴舒适性,且能适应人体曲面,因此,基于纺织材料构建能源器件是可穿戴技术发展的重要方向。本文介绍了钙钛矿太阳能电池的器件结构和工作原理,从电子传输层材料、空穴传输层材料、基底材料这三方面介绍了柔性钙钛矿太阳能电池的研究进展,并对纺织基柔性钙钛矿太阳能电池的最新研究进展进行了评述,最后对包括纺织基在内的柔性钙钛矿太阳能电池的未来发展进行了展望。     

聚合物光伏电池结构调控的研究进展

聚合物太阳能电池作为一种新型的清洁能源,因其具有质轻、柔性、可穿戴、与环境兼容等突出优势而备受各国政府、企业和科研人员的重视。经过三十多年的发展,聚合物太阳能电池的能量转换效率已经突破10%,体现出良好的应用前景。聚合物光伏电池效率的提高不仅归功于对器件光物理过程的认识,还取决于高性能给、受体材料的合成和器件结构的调控优化。为了梳理近年来聚合物光伏电池所取得的研究进展,文中将从聚合物光伏器件的结构出发,综述活性层形貌调控、界面修饰以及器件构型等方面的研究进展。最后对聚合物光伏器件的发展趋势进行了展望。