八月光电材料速览：翟天佑、黄维、颜河、李永舫、裴坚、侯建辉教你光生电，电生光，光致发光…

材料人联合各国产期刊编辑推出《国产期刊专辑》，为大家介绍国产期刊中的优秀成果。

京东方科技集团&北京大学Nano Research：通过光刻方法制造的高分辨率、全色量子点发光二极管显示器

显示器在现代信息社会中扮演着极其重要的角色，这对新的更好的产品和技术提出了永无止境的需求。对新型显示技术的最新要求集中在高分辨率和高色域上。在包括有机发光二极管（OLED），微发光二极管（micro-LED），量子点发光二极管（QLED），激光显示器，全息显示器等在内的新兴技术中，由于其固有的特性，QLED很有希望高色域以及使用光刻方法实现高分辨率的可能性。然而，先前证明的光刻技术遭受该工艺的降低的器件性能和子像素中的颜色杂质的困扰。

在这项研究中，京东方科技集团联合北京大学展示了一种牺牲层辅助图案化（SLAP）方法，该方法可以与光刻技术结合使用，以制造高分辨率的全色量子点（QD）模式。在这种方法中，负性光刻胶（PR）和牺牲层（SL）用于确定QD沉积的像素，同时SL帮助保护QD层并使其保持完整（称为PR-SL方法）。为了证明该方法在QLED显示器制造中的可行性，通过该工艺制造了500ppi的全色无源矩阵（PM）-QLED原型。结果表明，子像素中没有颜色杂质，并且PM-QLED具有114％的国家电视标准委员会（NTSC）的高色域。据目前的研究所知，这是第一个具有如此高分辨率的全彩QLED原型。作者预计，这种创新的构图技术将为未来的显示技术开辟新的视野，并可能导致显示行业的颠覆性和创新性变化。

文献链接：

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

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

中科院化学所李永舫&香港科技大学颜河&香港中文大学路新慧Science China Chemistry：通过三元共聚微调PM6和PBDB-T聚合物供体之间的HOMO能级

为了实现高效的聚合物太阳能电池（PSC），重要的不仅是开发高性能的小分子受体（SMA），而且找到匹配的聚合物供体以实现最佳的形态和匹配的电子性能。当前，最先进的SMA大多依赖于名为PM6的供体聚合物。但是，随着SMA系列的继续发展，由于能级匹配的要求，PM6可能不是理想的聚合物供体。

在这项工作中，中科院化学所李永舫&香港科技大学颜河&香港中文大学路新慧通过三元共聚策略调整了PM6的能级，获得了两个供体聚合物（分别称为PL-1和PL-2），其HOMO（最高占据分子轨道）能级提高了（与PM6相比），因此与Y6相比，可以将HOMO能级提高到SMA。这两种共聚物表现出稍高的分子堆积顺序和相似的电荷传输性能，这表明三元共聚方法可以微调给体聚合物的HOMO水平，而共混薄膜的形态和迁移率几乎不受影响。其中，基于PL-1：Y6的最佳器件的功率转换效率（PCE）为16.37％，其开路电压（Voc）较低，但短路电流电压（Jsc）和填充因子（FF）则比PC的高。基于PM6：Y6的设备。这项工作提供了一种有效的方法，可以找到HOMO水平升高的SMA的聚合物匹配物。

文献链接：

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

北京大学裴坚&安徽师范大学焦丽娟Science China Chemistry：氮杂-BODIPY衍生的多环芳族染料的合成、表征和可调半导体性能

含有多个苯并芳族单元的多环芳烃（PAH）通常显示出优异的光电和自组装性能，可以通过结构变化对其进行微调，已广泛应用于有机电子产品（包括场效应晶体管），有机太阳能电池和有机发光二极管。

北京大学裴坚&安徽师范大学焦丽娟合成了含有十三个稠合环的叠氮二吡咯亚甲基衍生的多环芳族络合物（HBP），它们在具有高光稳定性和热稳定性的近红外光谱（NIR）区域显示出高选择性的强烈吸收。外围的烷氧基和烷基取代基极大地影响了它们在薄膜中的分子堆积结构以及它们的薄膜晶体管性能。随着烷基取代基的简单变化，堆积结构从具有H聚集型吸收的离散颗粒变为具有J聚集型吸收的层状堆积，并且在溶液中半导体性质从p型变为有趣的双极性型。同时处理的有机场效应晶体管（OFET），空穴和电子迁移率分别达到0.42和0.17 cm2/V/s。

文献链接：

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

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

中科院化学所侯建辉&姚惠峰National Science Review: 有机光伏电池具有17％的效率和出色的可加工性

近年来，有机光敏材料特别是新兴的非富勒烯电子受体（NFA）的发展使有机光伏（OPV）电池获得了快速发展。尽管高性能OPV电池的功率转换效率（PCE）已超过16％，但这些设备通常是通过旋涂法制造的，因此不适合大面积生产。

中科院化学所侯建辉&姚惠峰证明了NFA灵活的侧链的精细修饰可以为OPV电池产生17％的PCE。更关键的是，由于最佳的NFA具有合适的溶解度，因此具有理想的形态，因此在使用可扩展的刮刀涂层处理技术时，可以保持旋涂设备的高效率。文章的结果表明，优化OPV材料的化学结构可以改善器件性能。他在大面积生产技术中具有重要意义，这为OPV电池的商业化提供了重要的科学见解。

文献链接：

Organic photovoltaic cell with 17% efficiency and superior processability

National Science Review, 2020, 10.1093/nsr/nwz200

中科院宁波材料所方俊峰Nano-Micro Letters：有效表面处理的高性能倒置CsPbI2Br钙钛矿太阳能电池效率可达15.92％

与常规方法相比，开发高效、稳定的倒置CsPbI2Br钙钛矿型太阳能电池至关重要，因为它们具有消除不利的掺杂剂和与串联电池兼容的工艺的独特优势。但是，相对较低的开路电压（Voc）和有限的湿气稳定性使它们的进步远远落后于常规技术。

中科院宁波材料所方俊峰提出了一种采用高温FABr处理的有效表面处理策略来解决这些问题。诱导的离子交换不仅可以调节能级，还可以产生有效的钝化作用。同时，FA+的梯度分布可以加速载流子的传输，从而进一步抑制本体复合。此外，富Br的表面和FA+替代可以隔离水分侵蚀。结果，经过优化的设备显示出15.92％的最高效率，Voc为1.223V。此外，湿度和操作的耐受性得到了显着提升：在RH 20％环境条件下老化1300小时和1300h后保持91.7％的效率通过在N2中于45^oC进行500h的最大功率点跟踪。此外，未包装的设备实现了罕见的报告的空气操作稳定性，分别在35％的相对湿度下运行600分钟和91.2％的相对湿度50％下运行300分钟后，几乎保持了效率（98.9％）。

文献链接：

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

华中科技大学翟天佑Science China Materials：带结构工程隧穿异质结构用于高性能可见光和近红外光电检测

隧道异质结构由于其先进的光学灵敏度，可定制的检测带以及均衡的光电性能，正成为一种通用的光电检测架构。但是，现有的隧穿异质结构主要在可见光波长下工作，很少进行近红外检测研究。

华中科技大学翟天佑结合WSe2和Bi2Se3报道了一种新型的破间隙隧穿异质结构的设计和实现，由于WSe2和Bi2Se3的互补带隙（分别为1.46和0.3 eV），能够实现同时可见光和近红外检测）。由于重新排列了能带结构，异质结构在皮安以下显示了超低暗电流，而隧穿为主的光电流则很高。基于这样的隧道异质结构的光电探测器在532 nm的可见光入射下具有7.9×10¹² Jones的特异比检测能力，在1456 nm的近红外光照射下具有2.2×10¹⁰ Jones的特异检测比。这个研究表明了用于高性能宽带光电检测的范德华隧穿异质结构的构建的新的带结构工程途径。

文献链接：

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

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

中国科学技术大学杨上峰Materials Chemistry Frontiers：富勒烯材料的功能化在钙钛矿太阳能电池中的应用

富勒烯材料表现出高的电子亲和力，高的电子迁移率和小的重组能，因此已被广泛用作电子传输层，阴极界面层和陷阱钝化剂，以构建有效的有机-无机杂化卤化物钙钛矿太阳能电池（PSC）。

中国科学技术大学杨上峰总结了已应用于PSC中的功能化富勒烯材料（即富勒烯衍生物）的最新进展，重点是化学功能化策略。作者提供了在PSC中应用的所有报道的富勒烯衍生物的详尽列表，并根据加成基团的类型和加成模式对它们进行了分类。特别是，作者设法揭示了富勒烯衍生物（尤其是加成基团）的化学结构与它们在提高PSC器件效率和稳定性方面的性能之间的相关性。最后，作者对实现高性能PSC装置中富勒烯衍生物的未来发展提出了展望。

文献链接：

Functionalization of Fullerene Materials toward Applications in Perovskite Solar Cells

Materials Chemistry Frontiers, 2020, 10.1039/D0QM00295J

赖文勇&黄维Research：高度区域选择性的直接C-H芳基化：对称双噻吩邻苯二甲酰亚胺基的π共轭分子在光电器件中的简便构建

具有高度区域选择性的可控制的直接C-H芳基化是非常需要的，但仍然是一个艰巨的挑战。赖文勇和黄维开发了一种容易的区域选择性直接C-H芳基化以有效构建多种基于对称二噻吩邻苯二甲酰亚胺的π-共轭分子。所得的方法学适用于各种基材，从富电子单元到具有大空间端基的缺电子单元。作者确认芳基卤化物能够通过直接的C-H芳基化与二硫代邻苯二甲酰亚胺（DTI）偶联，显示出高区域选择性。作者证明在DTI核心上改变功能性端基可以微调发射颜色以覆盖大多数可见光谱。结果表明，一种针对高选择性直接C-H芳基化的简便策略，为为各种潜在的光电应用高效构建π-共轭分子开辟了前景。

文献链接：

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

Research, 2020 

苏州大学王雪东Science China Materials：用于光电应用的有机卤素键合共晶体

由两个或多个组件通过卤素键组装而成的有机卤素键合共晶体，由于其不可预测的出色化学和物理性能而备受关注，这使其成为有机光电应用的潜在候选材料。苏州大学王雪东简要概述了有机卤素键合共晶体的开发制造方法及其多功能光电应用的最新进展。在目前对有机卤素键合共晶体的研究的基础上，作者进一步讨论了成就以及存在的挑战。最后，文章为有机卤素键合共晶的进一步研究和应用提供了前景。

文献链接：

Organic halogen-bonded co-crystals for optoelectronic applications

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

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