《有機/碳低維雜化光電材料和器件》是依託華中科技大學，由王帥擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：有機/碳低維雜化光電材料和器件
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王帥
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
有機半導體材料被認為可取代傳統無機半導體套用於各電子領域。然而，其低的載流子遷移率限制著有機電子器件的套用。為克服有機半導體遷移率的限制和賦予材料更多的功能，人們致力於有機單晶和有機雜化功能材料的研究。有機低維晶體材料在微、納米電子器件和薄膜器件的套用而成為了研究的熱點，而碳納米晶體材料具有優異的光電學性能。本課題是研究有機低維晶體在溶液中的可控生長，並利用具有芳香結構碳納米材料的分子模板作用及有機晶體和碳納米材料的協同生長構築雜化結構。研究雜化結構中各成分的光電特性、組成成分、微觀結構和成膜方法對材料中激子的產生和分離、載流子的傳輸和陷域等光電學性能的影響。利用協同最佳化效應開發功能材料，並採用溶液操作的方法製備太陽能電池，感測器，記憶器等器件。通過對有機低維晶體及其碳雜化材料的研究，揭示有機分子在溶液中組裝及其與碳納米材料協同生長的規律，推動有機電子學的發展。
結題摘要
有機半導體材料在微、納米電子器件和薄膜器件的套用而成為了研究的熱點，而碳納米晶體材料具有優異的光、電等性能。研究計畫包括研究有機半導體材料、碳納米材料及其液相複合，利用兩者複合產生的協同效應開發高性能功能材料，以及實現在高效器件等方面的套用。項目團隊實現了空穴遷移率達到15平方厘米/（伏•秒）以上，以及通過石墨烯材料的引入實現電子和空穴遷移率都在6平方厘米/（伏•秒）以上雙極性有機薄膜場效應電晶體；開發了氧化性刻蝕輔助法實現厘米級單晶石墨烯的生長。該方法同樣適用於其他類石墨烯的二維原子晶體材料的製備，是大面積高質量石墨烯製備研究領域中的一個重大突破；開發了石墨烯/有機納米線複合墨汁、新型的石墨烯及其有機複合物薄膜的印刷製備方法，進而實現全列印的石墨烯/有機高效柔性薄膜儲能器件；通過碳納米材料表面及界面引入對納米材料結構構建、電子和離子的快速輸入及輸出，實現超快高效柔性儲能。如所組裝的非對稱的全固態薄膜器件可展現出超快速充電能力（10 V/s），比常規電容器的充電時間快10-100倍，能在幾秒內完成充電，且在經過5000次充放電仍能保持97%的比電容。這是薄膜型超級電容器研究領域的一個重大突破。已在Advanced Materials (2)、Nano Letter、Advanced Energy Materials和Nano Energy等期刊發表論文22篇，申請專利12項。項目負責人在2015年，獲美國化學會的“Certificate of Membership Award”。指導3個985高校畢業的博士後、20餘個研究生以及本科生，並取得了優異的成績。例如指導的本科生獲2014年中國青少年科技創新獎。
