研究背景

有机电子材料领域的研究可以追溯到 1950 年代，在最近几十年间得到了广泛的研究和迅速发展。有机半导体不仅像无机半导体一样具有光、电、热、磁等特性，还有内在柔性、丰富的结构、低成本以及可大规模制备等优势。有机半导体不光成为学术界关注的焦点，还吸引了工业界的兴趣。

在有机半导体的大多数应用中，电流应该在器件中传导，并且在不同情况下需要一种或两种类型的电荷载流子。有机电路的构造要求有机场效应晶体管 (OFTEs) 中的导电材料同时具有空穴传输（p 型）和电子传输（n 型）能力。其他有机半导体应用也需要 n 型和双极性载流子传输特性。然而，受到半导体层和栅极绝缘体界面质量等影响，n 型和双极性材料的发展却相当落后于p型材料。

经过几十年的研究，人们开发了许多实现 n 型或双极性传输的 有效的方法。在合成上偶联、缩合和延伸反应都是很好的例子。同时，合成方法的进步也加速了多功能材料的井喷，与之相关的应用也在期待n型和双极性有机半导体材料的到来，例如逻辑电路、集成显示系统、有机热电器件。

有机半导体的实验数据为理论研究提供了坚实的基础，促进了电荷传输理论的发展，器件物理和测试技术也在随之快速迭代。高性能 n 型和双极性有机半导体的发展是其多功能应用不可或缺的关键组成，这也推动了功能器件的快速发展。

董焕丽教授课题组在本综述中从合成、新材料以及应用三个方面总结了n型和双极性材料的突出进展，并在最后提出了潜在的新方向以及本领域存在的挑战。该成果以 “Recent advances in n-type and ambipolar organic semiconductors and their multi-functional applications” 为题，发表于英国皇家学会顶级综述期刊Chem. Soc. Rev.。

综述目录

  • 1. Introduction

    引言

  • 2. New synthetic methodologies towards n-type and ambipolar materials

    n 型和双极性材料的新合成方法

2.1. Coupling, condensation and extension reactions

偶联、缩合和延伸反应

2.2. Functional group interconversion

官能团转化反应

  • 3. High performance n-type or ambipolar organic semiconductors

    高性能 n 型或双极性有机半导体

3.1. High mobility field effect materials

高迁移率场效应材料

3.2. High mobility emissive organic semiconductors

高迁移率发光有机半导体

3.3. Organic thermoelectric semiconductors

有机热电半导体 (OTE)

  • 4. Representative device applications of n-type or ambipolar field effect materials

    n型或双极性场效应材料的代表性器件应用

4.1. OFETs and their multifunctional electronic circuits

有机场效应晶体管 (OTEF) 及其多功能电子电路

4.2. Integrated display devices and their multifunctional applications

集成显示设备及其多功能应用

4.3. OTEs and their multifunctional applications

有机热电半导体 (OTE) 及其多功能应用

  • 5. Conclusions and perspectives

    总结与展望

论文信息

Recent advances in n-type and ambipolar organic semiconductors and their multi-functional applications

Yihan Zhang, Yongshuai Wang, Can Gao,(高灿, 中科院化学所) Zhenjie Ni, Xiaotao Zhang, Wenping Hu and Huanli Dong(董焕丽, 中科院化学所)

Chem. Soc. Rev., 2023,52, 1331-1381
https://doi.org/10.1039/D2CS00720G

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