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有機(jī)半導(dǎo)體材料的發(fā)展推動(dòng)其在可穿戴電子、人工視覺(jué)與神經(jīng)形態(tài)計(jì)算等前沿技術(shù)中的應(yīng)用。隨著新興技術(shù)對(duì)光電器件提出更高要求，以異質(zhì)結(jié)構(gòu)為核心的光晶體管逐漸暴露出結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可重復(fù)性差、激子解離效率低、n型材料庫(kù)有限等問(wèn)題，難以適應(yīng)高集成度與多功能化的發(fā)展趨勢(shì)。相比之下，基于單組分活性層的光晶體管有望簡(jiǎn)化器件結(jié)構(gòu)并實(shí)現(xiàn)高效的光電轉(zhuǎn)換與類(lèi)神經(jīng)響應(yīng)，能夠?yàn)殚_(kāi)發(fā)多功能有機(jī)光電子材料提供新思路。

中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所劉云圻和郭云龍團(tuán)隊(duì)在n型單組分神經(jīng)形態(tài)光晶體管器件制備方面取得進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)合成了噻吩并[3,2-b]噻吩-3,6-二腈（2CNTT）給體單元，并提出了氰基介導(dǎo)的扭轉(zhuǎn)-極化協(xié)同策略，通過(guò)直接芳基化聚合方法構(gòu)筑了一系列給-受體型共軛聚合物，實(shí)現(xiàn)了分子內(nèi)偶合作用與分子間相互作用的統(tǒng)一調(diào)控。這一策略優(yōu)化了電荷分布及激子利用效率，賦予材料寬可見(jiàn)光吸收、低激子結(jié)合能等特性。以聚合物PFIID2NTT為活性層構(gòu)建的光晶體管器件，在可見(jiàn)光照射下實(shí)現(xiàn)了9.02 × 10⁴的光暗電流比，展現(xiàn)出優(yōu)異的光響應(yīng)性能和穩(wěn)定的單極性電子遷移率。它的雙脈沖易化指數(shù)超過(guò)236%，工作能耗低至13.23 aJ，可模擬神經(jīng)突觸行為和長(zhǎng)時(shí)程記憶功能。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、科學(xué)技術(shù)部和中國(guó)科學(xué)院的支持。

論文鏈接

扭轉(zhuǎn)-極化協(xié)同策略和基于PFIID2CNTT的光晶體管器件