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,

, 1331-1381

https://doi.org/10.1039/D2CS00720G

作者简介

董焕丽 研究员

中科院化学研究所

董焕丽，中科院化学所有机固体实验室研究员，课题组组长。2009 年毕业于中国科学院化学研究所有机固体实验室，师从胡文平研究员和朱道本院士。一直致力于有机高分子光电功能材料及器件的前沿基础研究。2012年获“国家优秀青年科学基金资助”，2014年获“中国化学会青年化学奖”，2016年获国家自然科学二等奖(排名第五)，2017 年国家杰出青年科学基金获得者，中组部万人计划青年拔尖人才项目入选者。

高灿助理研究员

中科院化学研究所

现任中科院化学研究所助理研究员。2015年获得中国科学院大学硕士学位，2019年获得澳大利亚墨尔本大学博士学位。主要研究方向为有机发光晶体管材料及其光电性能研究。

胡文平 教授

天津大学

胡文平，天津大学教授，"长江学者"特聘教授，"国家杰出青年科学基金"获得者。1999 年在中国科学院化学研究所获得博士学位。后在日本学术振兴会（JSPS）和德国洪堡基金的资助下，赴大阪大学和斯图加特大学工作。2003年加入中科院化学研究所任教授，2013年加入天津大学，2016年担任天津大学副校长，主要研究方向为有机光电子材料。

张逸寒博士研究生

中科院化学研究所

本文第一作者，本科毕业于四川大学，2017 年起在中国科学院化学研究所有机固体重点实验室攻读博士学位，导师董焕丽研究员。主要研究方向为有机发光晶体管材料的设计和合成。

王永帅博士研究生

中科院化学研究所

2017 年本科毕业于燕山大学环境与化学工程学院，2020 年获中科院化学研究所硕士学位，目前在化学所继续攻读博士学位。他的研究重点是二维共轭聚合物的可控制备及其光电性能。

倪振杰 副教授

中国科学院大学

中国科学院大学副教授，于上海师范大学获得学士（2008 年）和硕士学位（2011 年），博士毕业于法国马赛中央理工大学获（2014 年）。主要从事半导体聚合物的合成的研究。

2-年影响因子*	60.615分
5-年影响因子*	56.283分
最高 JCR 分区*	Q1 化学-综合
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化学所 ChemSocRev：有机半导体灵不灵？看n型和双极性的进展和应用

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