高迁移率有机晶态材料的可控制备及其光电器件的集成研究

It is highly meaningful to carry out the study of organic crystalline materials, optoelectronic devices and circuits. First, organic crystals take the advantage to collect organic electronics and crystal science. Second, organic crystals depend on the molecular stacking, by controlling the molecular interactions we can tune the functions and properties of the crystals. Third, organic crystals have no grain boundaries, and low traps, which gives the promise to get devices and circuits with high performance. In this project, we will focus: (1) controllable production of organic crystals, (2) intrinsic properties of organic crystals, optoelectronic response and charge transport mechanism; (3) optoelectronic devices and circuits of organic crystals.

开展有机晶态材料的制备、光电器件和集成的研究，其科学意义是十分清楚的。首先，有机晶态材料是促使有机电子学和晶体科学走向融合的关键和桥梁，具有联系有机电子学和晶体科学的天然优势。其次，有机晶态材料是通过分子堆积而成，可通过分子设计调控光电性能。再者，有机晶态材料，因为晶体内分子排列长程有序、无晶界、缺陷密度低，是揭示材料结构与性能的关系、构筑高性能光电器件的最佳选择。最后，有机晶态材料获取快捷，结合其可溶液加工、良好的柔韧性等特点，是突破现有有机电子学发展瓶颈，推动有机光电子材料与器件高效集成的关键。本项目针对“高迁移率有机晶态材料的可控制备及其光电器件的集成”开展研究，集中解决：(1) 高迁移率有机晶态材料的可控制备与光电性能调控问题；(2) 有机晶态材料的本征性能、光电响应与传输机制问题；(3) 有机晶态材料光电器件与集成的问题。

有机晶态材料的研究是推动有机光电子材料与器件高效集成的关键，具有十分重要的科学意义。通过该项目的实施，我们发展了一种普适性、简单、高效的“溶液外延生长法”，实现了大面积高质量有机晶态材料的可控制备及高迁移率器件的构筑；从分子结构设计及微纳结构的调控出发，我们实现了首例非掺杂型有机微纳激光器的红外发光和基于苝酰亚胺的有机微纳激光器；同时，我们推动了光电集成材料与器件的研究，获得了一例兼具高迁移率（34 cm2V-1s-1)高发光特性（48.3%）综合性能优异的有机半导体晶态材料2，6-二苯基蒽衍生物(DPA)，构筑了DPA-OFET器件阵列驱动其DPA-OLED器件阵列的AMOLEDs，在国际上率先探索了基于同一种材料的光电集成。相关成果受到美国《化学与工程新闻》（C&EN）和国际物理学网站Phys.org的亮点报导。. 项目执行期间，我们在Nat. Commun. (2), Acc. Chem. Res.(1), J. Am. Chem. Soc.(5), Adv. Mater.(9), Angew. Chem. Int. Ed. (3)等期刊上发表SCI论文35篇，参加国内外重要学术会议13次，并做邀请/大会报告，获得国家自然科学二等奖两项，入选科技部中青年创新领军人才2人，"长江学者"特聘教授2人。培养博士研究生15名，出站博士后2名，多人获得中科院及学术会议的相关奖励，形成了一支有竞争力的从事有机晶态材料研究的队伍。