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本成果通過有機光電器件中有機薄膜的缺陷態來揭示： 1. 有機半導體薄膜中的缺陷起源； 2. 界面能級排布或者出現的界面能級釘扎的機理； 3. 缺陷態的存在對器件中載流子傳輸的影響； 4. 使用有效的有機、無機材料摻雜來極大的提高有機半導體薄膜的電導率。從而獲得以有效、簡單的使用方法來提高有機光電器件的性能。

項目成果/簡介:作為一種新的太陽能電池電池技術，有機太陽能電池具有低成本、柔性、半透明、可大面積溶液印刷等優點；在應用方面，可與當前基于硅等的無機太陽能電池形成優勢互補。特別指出的是，與鈣鈦礦太陽能電池相比，有機太陽能電池還具有環境友好的優點，在使用過程中以及使用后處理方面不會產生重金屬污染，其所使用的少量有機材料都是可降解的有機染料類化合物。效率、成本和穩定性是所以太陽能電池能否應用的關鍵要素。有機太陽能的效率目前和其它最好的太陽能電池之間的差距正在迅速縮小，目前我們實驗室已經獲得超過 1515%的效率，是有機太陽能電池領域世界最高效率；成本方面，OPV具有巨大優勢，有機材料分子結構多樣性，成本低廉；壽命方面，因成本低廉，產業界對有機太陽能電池壽命的要求不如無機太陽能電池，10 年左右的壽命可以完全滿足商業化應用，已有研究表明，OPV 壽命達到 5-7 年沒有問題，隨著研究深入，提高的 10 年以上會很快實現。 本項目圍繞有機太陽能電池的關鍵材料開展系統研究，1）提出了新的材料設計理念，發展了系列具有獨立自主知識產權的活性層材料；2）發展了成熟的高效率有機太陽能電池制備工藝技術，制備了系列高效率有機太陽能電池光伏器件，不斷刷新領域內最高太陽能電池光電轉化效率；3）制備了低成本、可溶液印刷柔性的透明電極，應用于有機太陽能電池，獲得了與目前常規透明電極，如 ITO，完全相當性能。應用范圍:目前有機太陽能電池正處在從實驗室走向實際應用的黎明階段，因其優點和特點，在可穿戴設備、建筑一體化等領域將會產生巨大的需求市場。當前國內外多家實驗室已開展完全面向實際應用的研究開發，隨著研究的不斷深入，有機太陽能電池的商品化生產應用將會很快實現。效益分析:1. 具有完全自主知識產權的高效有機太陽能電池活性層材料，且合成簡單，成本低； 2. 具有成熟的高效有機太陽能電池制備工藝； 3. 具有自主知識產權的低成本、高性能柔性透明電極，不僅完全適用有機太陽能電池，亦可廣泛應用了其它相關領域。

研究團隊發展了獨特的液態金屬旋涂工藝，制成了金屬鈉薄膜，首次揭示了金屬鈉膜的優異光波段等離激元特性。

作為一種新的太陽能電池電池技術，有機太陽能電池具有低成本、柔性、半透明、可大面積溶液印刷等優點；在應用方面，可與當前基于硅等的無機太陽能電池形成優勢互補。特別指出的是，與鈣鈦礦太陽能電池相比，有機太陽能電池還具有環境友好的優點，在使用過程中以及使用后處理方面不會產生重金屬污染，其所使用的少量有機材料都是可降解的有機染料類化合物。效率、成本和穩定性是所以太陽能電池能否應用的關鍵要素。有機太陽能的效率目前和其它最好的太陽能電池之間的差距正在迅速縮小，目前我們實驗室已經獲得超過 1515%的效率，是有機太陽能電池領域世界最高效率；成本方面，OPV具有巨大優勢，有機材料分子結構多樣性，成本低廉；壽命方面，因成本低廉，產業界對有機太陽能電池壽命的要求不如無機太陽能電池，10 年左右的壽命可以完全滿足商業化應用，已有研究表明，OPV 壽命達到 5-7 年沒有問題，隨著研究深入，提高的 10 年以上會很快實現。 本項目圍繞有機太陽能電池的關鍵材料開展系統研究，1）提出了新的材料設計理念，發展了系列具有獨立自主知識產權的活性層材料；2）發展了成熟的高效率有機太陽能電池制備工藝技術，制備了系列高效率有機太陽能電池光伏器件，不斷刷新領域內最高太陽能電池光電轉化效率；3）制備了低成本、可溶液印刷柔性的透明電極，應用于有機太陽能電池，獲得了與目前常規透明電極，如 ITO，完全相當性能。

擁有人工微結構科學與技術協同創新中心、固體微結構物理國家重點實驗室、半導體節能器件及材料國家地方聯合工程中心以及江蘇省光電信息功能材料重點實驗室等科研平臺，在硅基納米結構材料與性能調控，硅基光子學器件和新型能源器件等基礎研究領域具有很強的影響力。近年來，在硅基太陽能電池片研發及其新型結構材料在電池片上應用等方面開展了全方位的研究，承擔完成了國家重點基礎研究發展計劃課題和國家自然科學基金重點項目等相關課題的研究。提出了漸變帶隙的納米硅量子點電池結構，利用漸變帶隙進一步拓寬電池的響應光譜范圍，發展了包

本項目提出并發展了通用的硅基二維半導體材料范德華外延技術, 實現了多種層狀和非層狀半導體材料的二維薄膜可控生長，解決了傳統外延方法中存在的晶格失配、熱失配等多物理失配技術難題，開辟了非層狀材料在二維電子器件領域的研究新方向。 一、項目分類 重大科學前沿創新 二、成果簡介 基于新材料、新架構的硅基高密度集成信息功能器件的自主發展是國家重大戰略需求。本項目圍繞新型低維半導體材料的大規模可控制備、物性調控及其電子、光電器件展開系統研究，主要技術創新點有： 一、二維半導體材料及其異質結構的大規?？煽刂苽?。本項目提出并發展了通用的硅基二維半導體材料范德華外延技術, 實現了多種層狀和非層狀半導體材料的二維薄膜可控生長，解決了傳統外延方法中存在的晶格失配、熱失配等多物理失配技術難題，開辟了非層狀材料在二維電子器件領域的研究新方向。在晶圓級二維半導體材料的基礎上構建出大規模的二維異質結構，得到了具有高可靠性和穩定性的集成器件。相關成果發表在Science Advances、Advanced Materials等國際知名刊物上，共計40余篇，授權專利16項；與中國電子科技集團公司第十三研究所等合作，成功實現了非層狀GaN在大失配硅基襯底上的高質量外延，為第三代半導體的硅基集成提供了新的技術路線。 二、基于低維半導體材料的高靈敏光電器件。本項目通過發展高質量硫族半導體的外延生長新工藝，系統研究了MoTe2、PbS、CdTe等30余種二維半導體材料的光電性質，極大地拓展了傳統的半導體光電材料體系；首次提出一種橋接的異質結構筑方式，大大降低了范德華間隙引入的光生載流子注入勢壘，獲得了高性能二維異質結光電器件；發展了納米線場效應晶體管器件表面修飾方法，調節晶體管特性為強增強型，利用這種設計，實現了“鎖鑰”式高選擇性、高靈敏度氣體檢測器件。本項目實現了從深紫外區到中遠紅外區的寬波段高靈敏度檢測，相關成果發表在Science Advances、ACS Nano等國際知名刊物上，共計30余篇，授權專利6項。 三、后摩爾時代新型低維電子信息器件。本項目基于低維半導體材料及其異質結構的物性調控，首次提出了二維半導體材料中的“增強陷阱效應”物理模型，實現了高性能的亞帶隙紅外探測器和非易失性光電存儲器；利用雙極性溝道中橫向載流子分布的特定電場依賴性，在二維黑磷晶體管中實現了室溫負微分電阻特性；通過構筑亞5 nm溝道二維鐵電負電容晶體管，使得亞閾值擺幅突破玻爾茲曼物理極限，有效降低了器件能耗；創新性的提出多層二維范德華非對稱異質結構，實現了器件高性能與多功能的集成，器件性能為當時最高指標；發展了新型存算一體架構電子器件技術，首次演示了兼具信息存儲和處理能力的二維單極性憶阻器，有望突破當前算力瓶頸，提供集成電路發展的新途徑。相關成果發表在Nature Electronics、Nature Communications等國際知名刊物上，共計60余篇，授權專利7項。

自1987年美國柯達公司的鄧青云C．W．Tang等人報導了有機電致發光以來，在全世界范圍興起了一場有機薄膜發光二極管研究熱潮。有機薄膜發光二極管具有主動發光、響應快、全固體化、容易實現彩色化和驅動電壓低等獨特的優越性，是很有潛力的平板顯示器，它將取代現在統治市場的液晶顯示器。然而高亮度、長壽命和高效率的有機電致發光器件是人們一直夢寐以求的。 有機電致發光器件雖然發展非常迅速，發展規模也是空前的。但是為了得到高亮度、高效率和長壽命的有機電致發光器件，人們對有機電致發光中的一些問題并沒有很好的解決，如由于目前空穴和電子傳輸層材料和制備工藝的限制，用普通有機電致發光器件的結構：ITO/空穴傳輸層/有機發光層/背電極，有如下一些問題：發光層與電極之間的互擴散，沒有足夠高的空穴和電子遷移率，以及注入的空穴與電子不夠平衡等。這些問題限制了有機電致發光器的進一步改善，成為有機電致發光器件發展的重要瓶頸，無法制備性能優異的有機發光器件。 技術特點： 對有機薄膜電致發光器件的結構和電子傳輸層材料進行改進，從而有效提高有機薄膜電致發光器件的亮度、效率和壽命。 技術特點：是在透明電極上，依次制備空穴傳輸層、有機發光層、電子傳輸層、電子電勢補償層和背電極所組成薄膜結構有機電致發光器件，其特征在于：在有機發光層與電子電勢補償層之間加入電子傳輸層，電子傳輸層采用寬禁帶無機材料。 該器件在有機發光層與電子電勢補償層之間加入無機電子傳輸層這種結構可以大大改善有機電致發光器件的發光層與電極之間的擴散，注入的空穴與電子的不夠平衡等，使有機電致發光器件的發光亮度，效率和奉命得到提高。

中試階段/n該項目是采用納米級別的加工制造技術制作具備納米級尺度并且帶有一定功能的光電子器件。納米光電子器件的工作效率更快，能耗更低，具備強大的信息儲存量，且體積和重量明顯的變小。隨著光電器件在通信、照明、傳感器等領域上的運用，納米光電器件的制備技術已經受到越來越重要的關注。該項目實現了一種低成本、大面積、易操作、高效的納米結構制備工藝方法，可實現在各種材料表面納米結構（50-500nm 直徑納米孔、納