八月光電材料速覽：翟天佑、黃維、顏河、李永舫、裴堅、侯建輝教你光生電，電生光，光致發光…

材料人聯合各國產期刊編輯推出《國產期刊專輯》，為大家介紹國產期刊中的優秀成果。

京東方科技集團&北京大學Nano Research：通過光刻方法制造的高分辨率、全色量子點發光二極管顯示器

顯示器在現代信息社會中扮演著極其重要的角色，這對新的更好的產品和技術提出了永無止境的需求。對新型顯示技術的最新要求集中在高分辨率和高色域上。在包括有機發光二極管（OLED），微發光二極管（micro-LED），量子點發光二極管（QLED），激光顯示器，全息顯示器等在內的新興技術中，由于其固有的特性，QLED很有希望高色域以及使用光刻方法實現高分辨率的可能性。然而，先前證明的光刻技術遭受該工藝的降低的器件性能和子像素中的顏色雜質的困擾。

在這項研究中，京東方科技集團聯合北京大學展示了一種犧牲層輔助圖案化（SLAP）方法，該方法可以與光刻技術結合使用，以制造高分辨率的全色量子點（QD）模式。在這種方法中，負性光刻膠（PR）和犧牲層（SL）用于確定QD沉積的像素，同時SL幫助保護QD層并使其保持完整（稱為PR-SL方法）。為了證明該方法在QLED顯示器制造中的可行性，通過該工藝制造了500ppi的全色無源矩陣（PM）-QLED原型。結果表明，子像素中沒有顏色雜質，并且PM-QLED具有114％的國家電視標準委員會（NTSC）的高色域。據目前的研究所知，這是第一個具有如此高分辨率的全彩QLED原型。作者預計，這種創新的構圖技術將為未來的顯示技術開辟新的視野，并可能導致顯示行業的顛覆性和創新性變化。

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High-resolution, full-color quantum dot light-emitting diode display fabricated via photolithography approach

Nano Research, 2020, 10.1007/s12274-020-2883-9

中科院化學所李永舫&香港科技大學顏河&香港中文大學路新慧Science China Chemistry：通過三元共聚微調PM6和PBDB-T聚合物供體之間的HOMO能級

為了實現高效的聚合物太陽能電池（PSC），重要的不僅是開發高性能的小分子受體（SMA），而且找到匹配的聚合物供體以實現最佳的形態和匹配的電子性能。當前，最先進的SMA大多依賴于名為PM6的供體聚合物。但是，隨著SMA系列的繼續發展，由于能級匹配的要求，PM6可能不是理想的聚合物供體。

在這項工作中，中科院化學所李永舫&香港科技大學顏河&香港中文大學路新慧通過三元共聚策略調整了PM6的能級，獲得了兩個供體聚合物（分別稱為PL-1和PL-2），其HOMO（最高占據分子軌道）能級提高了（與PM6相比），因此與Y6相比，可以將HOMO能級提高到SMA。這兩種共聚物表現出稍高的分子堆積順序和相似的電荷傳輸性能，這表明三元共聚方法可以微調給體聚合物的HOMO水平，而共混薄膜的形態和遷移率幾乎不受影響。其中，基于PL-1：Y6的最佳器件的功率轉換效率（PCE）為16.37％，其開路電壓（Voc）較低，但短路電流電壓（Jsc）和填充因子（FF）則比PC的高。基于PM6：Y6的設備。這項工作提供了一種有效的方法，可以找到HOMO水平升高的SMA的聚合物匹配物。

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Fine-tuning HOMO energy levels between PM6 and PBDB-T polymer donors via ternary copolymerization

Science China Chemistry, 2020, 10.1007/s11426-020-9805-7

北京大學裴堅&安徽師范大學焦麗娟Science China Chemistry：氮雜-BODIPY衍生的多環芳族染料的合成、表征和可調半導體性能

含有多個苯并芳族單元的多環芳烴（PAH）通常顯示出優異的光電和自組裝性能，可以通過結構變化對其進行微調，已廣泛應用于有機電子產品（包括場效應晶體管），有機太陽能電池和有機發光二極管。

北京大學裴堅&安徽師范大學焦麗娟合成了含有十三個稠合環的疊氮二吡咯亞甲基衍生的多環芳族絡合物（HBP），它們在具有高光穩定性和熱穩定性的近紅外光譜（NIR）區域顯示出高選擇性的強烈吸收。外圍的烷氧基和烷基取代基極大地影響了它們在薄膜中的分子堆積結構以及它們的薄膜晶體管性能。隨著烷基取代基的簡單變化，堆積結構從具有H聚集型吸收的離散顆粒變為具有J聚集型吸收的層狀堆積，并且在溶液中半導體性質從p型變為有趣的雙極性型。同時處理的有機場效應晶體管（OFET），空穴和電子遷移率分別達到0.42和0.17 cm2/V/s。

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Synthesis, characterization, and tunable semiconducting properties of aza-BODIPY derived polycyclic aromatic dyes

Science China Chemistry, 2020, 10.1007/s11426-020-9807-7?

中科院化學所侯建輝&姚惠峰National Science Review: 有機光伏電池具有17％的效率和出色的可加工性

近年來，有機光敏材料特別是新興的非富勒烯電子受體（NFA）的發展使有機光伏（OPV）電池獲得了快速發展。盡管高性能OPV電池的功率轉換效率（PCE）已超過16％，但這些設備通常是通過旋涂法制造的，因此不適合大面積生產。

中科院化學所侯建輝&姚惠峰證明了NFA靈活的側鏈的精細修飾可以為OPV電池產生17％的PCE。更關鍵的是，由于最佳的NFA具有合適的溶解度，因此具有理想的形態，因此在使用可擴展的刮刀涂層處理技術時，可以保持旋涂設備的高效率。文章的結果表明，優化OPV材料的化學結構可以改善器件性能。他在大面積生產技術中具有重要意義，這為OPV電池的商業化提供了重要的科學見解。

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Organic photovoltaic cell with 17% ef?ciency and superior processability

National Science Review, 2020, 10.1093/nsr/nwz200

中科院寧波材料所方俊峰Nano-Micro Letters：有效表面處理的高性能倒置CsPbI2Br鈣鈦礦太陽能電池效率可達15.92％

與常規方法相比，開發高效、穩定的倒置CsPbI2Br鈣鈦礦型太陽能電池至關重要，因為它們具有消除不利的摻雜劑和與串聯電池兼容的工藝的獨特優勢。但是，相對較低的開路電壓（Voc）和有限的濕氣穩定性使它們的進步遠遠落后于常規技術。

中科院寧波材料所方俊峰提出了一種采用高溫FABr處理的有效表面處理策略來解決這些問題。誘導的離子交換不僅可以調節能級，還可以產生有效的鈍化作用。同時，FA+的梯度分布可以加速載流子的傳輸，從而進一步抑制本體復合。此外，富Br的表面和FA+替代可以隔離水分侵蝕。結果，經過優化的設備顯示出15.92％的最高效率，Voc為1.223V。此外，濕度和操作的耐受性得到了顯著提升：在RH 20％環境條件下老化1300小時和1300h后保持91.7％的效率通過在N2中于45^oC進行500h的最大功率點跟蹤。此外，未包裝的設備實現了罕見的報告的空氣操作穩定性，分別在35％的相對濕度下運行600分鐘和91.2％的相對濕度50％下運行300分鐘后，幾乎保持了效率（98.9％）。

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Efective Surface Treatment for?High?Performance Inverted CsPbI2Br Perovskite Solar Cells with?Efciency of?15.92%

Nano-Micro Letters, 2020, 10.1007/s40820-020-00509-y

華中科技大學翟天佑Science China Materials：帶結構工程隧穿異質結構用于高性能可見光和近紅外光電檢測

隧道異質結構由于其先進的光學靈敏度，可定制的檢測帶以及均衡的光電性能，正成為一種通用的光電檢測架構。但是，現有的隧穿異質結構主要在可見光波長下工作，很少進行近紅外檢測研究。

華中科技大學翟天佑結合WSe2和Bi2Se3報道了一種新型的破間隙隧穿異質結構的設計和實現，由于WSe2和Bi2Se3的互補帶隙（分別為1.46和0.3 eV），能夠實現同時可見光和近紅外檢測）。由于重新排列了能帶結構，異質結構在皮安以下顯示了超低暗電流，而隧穿為主的光電流則很高。基于這樣的隧道異質結構的光電探測器在532 nm的可見光入射下具有7.9×10¹²?Jones的特異比檢測能力，在1456 nm的近紅外光照射下具有2.2×10¹⁰?Jones的特異檢測比。這個研究表明了用于高性能寬帶光電檢測的范德華隧穿異質結構的構建的新的帶結構工程途徑。

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Band structure engineered tunneling heterostructures for high- performance visible and near-infrared photodetection?

Science China Materials, 2020, 10.1007/s40843-020-1353-3

中國科學技術大學楊上峰Materials Chemistry Frontiers：富勒烯材料的功能化在鈣鈦礦太陽能電池中的應用

富勒烯材料表現出高的電子親和力，高的電子遷移率和小的重組能，因此已被廣泛用作電子傳輸層，陰極界面層和陷阱鈍化劑，以構建有效的有機-無機雜化鹵化物鈣鈦礦太陽能電池（PSC）。

中國科學技術大學楊上峰總結了已應用于PSC中的功能化富勒烯材料（即富勒烯衍生物）的最新進展，重點是化學功能化策略。作者提供了在PSC中應用的所有報道的富勒烯衍生物的詳盡列表，并根據加成基團的類型和加成模式對它們進行了分類。特別是，作者設法揭示了富勒烯衍生物（尤其是加成基團）的化學結構與它們在提高PSC器件效率和穩定性方面的性能之間的相關性。最后，作者對實現高性能PSC裝置中富勒烯衍生物的未來發展提出了展望。

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Functionalization of Fullerene Materials toward Applications in Perovskite Solar Cells

Materials Chemistry Frontiers, 2020, 10.1039/D0QM00295J

賴文勇&黃維Research：高度區域選擇性的直接C-H芳基化：對稱雙噻吩鄰苯二甲酰亞胺基的π共軛分子在光電器件中的簡便構建

具有高度區域選擇性的可控制的直接C-H芳基化是非常需要的，但仍然是一個艱巨的挑戰。賴文勇和黃維開發了一種容易的區域選擇性直接C-H芳基化以有效構建多種基于對稱二噻吩鄰苯二甲酰亞胺的π-共軛分子。所得的方法學適用于各種基材，從富電子單元到具有大空間端基的缺電子單元。作者確認芳基鹵化物能夠通過直接的C-H芳基化與二硫代鄰苯二甲酰亞胺（DTI）偶聯，顯示出高區域選擇性。作者證明在DTI核心上改變功能性端基可以微調發射顏色以覆蓋大多數可見光譜。結果表明，一種針對高選擇性直接C-H芳基化的簡便策略，為為各種潛在的光電應用高效構建π-共軛分子開辟了前景。

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Highly Regioselective Direct C-H Arylation: Facile Construction of Symmetrical Dithienophthalimide-Based π-Conjugated Molecules for Optoelectronics

Research, 2020?

蘇州大學王雪東Science China Materials：用于光電應用的有機鹵素鍵合共晶體

由兩個或多個組件通過鹵素鍵組裝而成的有機鹵素鍵合共晶體，由于其不可預測的出色化學和物理性能而備受關注，這使其成為有機光電應用的潛在候選材料。蘇州大學王雪東簡要概述了有機鹵素鍵合共晶體的開發制造方法及其多功能光電應用的最新進展。在目前對有機鹵素鍵合共晶體的研究的基礎上，作者進一步討論了成就以及存在的挑戰。最后，文章為有機鹵素鍵合共晶的進一步研究和應用提供了前景。

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Organic halogen-bonded co-crystals for optoelectronic applications

Science China Materials, 2020, 10.1007/s40843-020-1386-7

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