有机光电学术讲座第六十讲
报告题目1：界面工程制备高效、稳定的有机太阳电池
报 告 人：吴济发 博士
报告摘要：电子传输层和界面优化工程对于提高有机太阳电池的效率和稳定性至关重要。得益于活性层材料和器件物理方面的不断发展，有机太阳电池的光电转换效率已经发展超过19%。出色的光电转换效率是有机太阳电池产业实现产业化的三个关键参数之一（另外两个是稳定性和成本）。然后目前稳定性和成本方面的发展远远滞后于PCE。本研究工作中通过选取合适的金属氧化物，并利用有机小分子改性金属氧化物，以实现光电转换效率和稳定性的提升。理论计算与表征研究表明有机小分子能够与金属氧化物表面的金属悬空键等缺陷相互作用，从而有效钝化表面缺陷，并且调节金属氧化物的功函数和表面能，改善了活性层与界面的电荷传输。基于这些多重作用，在二元 PM6: L8-BO 系统中，实现了18.31%的PCE和光照下超过200小时的T80寿命。
报告题目2：金属有机框架光电学效应及其在有机光电探测器中的应用研究
报 告 人：刘超然 博士
报告摘要：有机光电探测器（OPDs）具有低成本、质量轻、柔性可穿戴、易大面积制备等优点，很好地弥补了商用无机光电探测器的缺点。其中，有机光敏晶体管（OPTs）由于电极之间距离较大，容易引入单一电荷陷阱实现大的EQE和高探测率，因此得到了广泛的研究。然而，有机半导体材料相比于无机半导体通常迁移率较低、稳定性差，并且OPTs中活性层/介电层界面往往存在缺陷，导致器件的暗电流大，开启电压较高，严重影响了器件性能。金属有机框架材料（MOFs）通常具有优良的介电性能，易功能化改性的特点，因此本研究采用低介电常数MOFs作为OPTs的介电层修饰材料，通过介电层/活性层界面优化，改善其表面缺陷，从而提高器件性能。研究表明，MOFs修饰后的器件能够提升场效应迁移率，降低开启电压。在810nm波长光激发下响应度R和比探测率D*分别为417A/W和5.01×1015Jones，相比于标准器件性能分别提升1-2个数量级。
报告题目3：多刺激响应电子皮肤系统的设计与构建
报 告 人：陈宝中 博士
报告摘要：随着科技和需求的发展，现代电子设备系统内部集成传感器的种类和数量越来越多，设备形态也从传统的硬质态向柔性和可拉伸方面发展。多种多数传感器的集成需要极为精细的电路设计和高昂的成本，而这些精细电路在弯折和拉伸时会受到巨大冲击，使电路失效。对此本工作设计和构建了一种基于离子迁移的压力-温度多刺激响应柔性传感器，该传感器能够同时检测压力和温度。在35khz的测试条件下，测温范围为-10-50°C，压力检测范围为0-500 kPa且灵敏度可达0.495kpa-1，并在1000次的循环按压测试中电信号偏移量只有1.23%。然后成功制备出了8×8的传感器阵列，并成功同时检测不同温度物体的温度和压力。最后在一种远程交互手套中实现了远程温度和压力的感知。除了传感器本工作还开展了可拉伸pn结二极管的设计与制备，利用PBFDO和PEDOT制备出来了可拉伸的pn结二极管器件。后期将会把两项工作结合在一起构建出一个多刺激响应电子皮肤系统。
报告题目4：面向快速存算的可拉伸突触晶体管
报 告 人：黄 博 博士
报告摘要：互联网时代，数据的快速运算和大规模是科学技术革命的关键。在传统的冯诺依曼计算体系中，CMOS处理器的数据和储存是分开的，数据面临着传输速度慢、能耗大幅度增加的问题，远远不能满足物联网的需要。相比之下，人类大脑由1011个神经元组成，并由1015个突触相连接，这些简单的神经突触结构可以实现低功耗下（＜20W）高效快速的运算和存储，其机器联想学习和模式识别能力也明显优于传统的计算机运算，这使得类脑计算的开发成为现如今研究的热点之一。突触作为大脑的基本组成单元之一，具有驱动神经元之间进行快速信息传递和储存的能力，突触对生物体中神经递质的传递、处理是大脑实现认知和学习记忆的基本方式。所以，针对突触功能的模拟来设计电子设备是实现类脑计算的基础。作为生物体的一部分，柔软和能承受变形是其重要的特点，从仿生学的角度看，针对软体机器人、电子皮肤开发设计的类脑计算平台，其组成单元也必定是要具有一定的机械形变能力的。近几年，可拉伸人工突触引起了广泛研究，但仍然处于起步阶段并亟需探索。因此，本工作基于IGZO高电子迁移率和低能耗的优势，设计了一种结构化的可拉伸衬底，以离子凝胶作为信息编译器，实现低功耗低操作电压IGZO突触晶体管的构建。该突触晶体管展示了良好的突触塑性和学习记忆联想能力，并可实现优异的兴奋、抑制信号双模式操作。
报告题目5：溶液法多组元金属氧化物薄膜及器件研究
报 告 人：杨跃鑫 博士
报告摘要：金属氧化物半导体薄膜晶体管（MOS-TFT）具有比非晶硅基TFT更高的载流子迁移率，因而被广泛研究。高迁MOS往往伴随着稳定性差的问题，而镧系掺杂氧化铟TFT能够一定程度改善负偏压光照稳定性（NBIS）。这一特性以降低迁移率为代价，但仍有改善空间。本工作中，为了进一步提高NBIS稳定性，我们将钨（W）掺入氧化铟镨(InPrO)中，制备了InPrWO TFT。我们提出W掺杂可以使薄膜致密化并抑制氧空位缺陷。在300-800 nm范围内，InPrWO薄膜的透射率高于90%。使用微波光电导衰减测试对InPrWO薄膜的缺陷情况进行了研究。经对比不同W掺杂含量的薄膜发现，当W掺杂量为1 mol%时，深层缺陷和浅层缺陷均相对较少。通过XPS测试发现，掺杂1 mol% W的InPrWO薄膜氧空位含量最少，稳定性最高。以1 mol% W掺杂的InPrWO薄膜为半导体层，制备的TFT具有优异的电学特性(μsat=5.4 cm2/Vs, Vth=-0.3 V, Ion/Ioff=8.0×105, SS=0.30 V/dec)。随着W掺杂浓度的增加，NBIS的稳定性先增加后降低，在1 mol %时拥有最小偏移量ΔVth=-2.1 V。我们通过在InPrO中掺入W并进行适当的后处理，提高了TFT的薄膜质量和NBIS稳定性，满足了未来显示器高透明度和高稳定性TFT的发展趋势。
报告题目6：无机/聚合物复合栅介质柔性突触晶体管研究
报 告 人：符 晓 博士
报告摘要：受人脑神经系统启发的神经形态计算可以克服冯-诺依曼架构中信息处理和存储物理分离的问题，实现低功耗、高效率地处理非结构化的问题，促进人工神经网络和人工智能技术的进一步发展。突触晶体管是一种前景广阔的三端人工突触器件。在这项工作中，通过调节二维纳米填料氧化石墨烯的浓度和叠层薄膜结构，制备了电学特性和耐弯折性优良的无机/聚合物复合栅介质GO-PVA/PVA突触晶体管。动态/静态弯折前后的突触晶体管表现出典型的突触特性，包括短期可塑性、长期可塑性、成对脉冲易化、尖峰时间依赖可塑性和“学习-遗忘-再学习”特性。此外，器件在电压增强-抑制循环测试中表现出良好的循环稳定性、均匀性和线性度，有利于提高神经形态计算的准确性。基于CrossSim模拟器构建的人工神经网络模拟了MNIST 手写数字图像数据集的识别准确率，弯折前器件达到了86.8%，在动态/静态弯折后仍能保持较高的识别准确率，这表明器件具有较强的耐弯折性。GO-PVA/PVA 复合栅介质柔性突触晶体管有望成为神经形态计算和电子皮肤的潜在候选器件。
报告题目7：氧化钨基液态电致变色研究
报 告 人：李牧云 博士
报告摘要：电致变色技术在新能源汽车中的应用极具潜力，但目前受限于电致变色器件的寿命及制备成本尚未得到广泛应用。液态电致变色技术主要由阳极、液态变色层、阴极组成，区别于薄膜式器件变色过程中的离子嵌入脱出变色薄膜的破坏式反应，液态变色层具有变色与导电的双重功能，变色离子在通电状态下移动至电极处发生变色反应，断电后自然褪色，无膜式反应创造了高寿命高稳定的使用环境。本次汇报中，我们使用了偏钨酸铵（AMT）作为变色原材料，氯化亚铁（FeCl2）作为电荷互补剂，以水系电致变色为切入点，通过优化配方研究偏钨酸根离子与亚铁离子在变色液的运动状态，通过增强氢键与提高电导率获得高效稳定的变色液，通过改进器件制备工艺及控制手段获得快速响应，高寿命的水系液态电致变色器件。再通过对比参照，将水替换为有机溶剂，通过掺入稳定剂获得最终的有机系液态电致变色器件。最终利用机器学习技术汇总变色液配方、器件参数，构建数据库，通过建立变色液优化模型实现变色液配方与器件参数的互导功能，
报告时间：2023 年 09 月 15日 （周五）14:30 – 18: 00
报告地点：北区科技园1号楼国重N308A报告厅
