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硅材料在20世紀迅猛發(fā)展不僅得益于人們對界面科學與工程的深入研究，而且更是將廣泛應用的半導體微電子學帶入千家萬戶。出席日前在蘇州舉行的以“碳基半導體界面科學與工程”為主題的第386次香山科學會議的專家指出，碳基半導體界面科學與工程方面是一個非常復雜的體系，還有許多重大的科學問題亟待解決。

 

 

以碳材料為主的半導體器件是以共軛小分子/聚合物、石墨烯、富勒烯和碳納米管材料作為主要工作物質(zhì)的功能器件，包括有機發(fā)光二極管、有機光伏電池等。

 

會議執(zhí)行主席、蘇州大學/香港城市大學教授、中科院院士李述湯在主題評述報告中介紹說，與硅基半導體材料相比，碳基半導體材料具有無法替代的優(yōu)勢，如其結(jié)構(gòu)的多樣性和可裁剪性，來源的廣泛性、良好的加工性、可大面積制備等。自20世紀50年代以來，碳基半導體材料的研究及應用一直受到科學界的高度關(guān)注，并不斷取得突破，極大地促進了碳基半導體在基礎研究和商業(yè)開發(fā)方面的發(fā)展，特別是在能源的高效轉(zhuǎn)換、存儲和利用等方面展現(xiàn)出越來越重要的應用前景。

 

專家介紹，作為與硅基半導體器件互補的新型器件，碳基半導體器件目前已形成一個由化學、物理科學、信息電子科學和材料科學等諸多學科相互交叉的新興研究領(lǐng)域，正在信息顯示、固體照明、自動控制、太陽能利用、信息存儲等多方面展現(xiàn)出越來越重要的應用前景。特別是以有機發(fā)光二極管為基礎的新型平板顯示和固態(tài)光源，已經(jīng)率先或即將進入應用領(lǐng)域的這一事實，更是向人們展示了碳基半導體器件廣闊的發(fā)展前景。

 

碳基半導體器件的研究正在全球范圍受到日益重視，是目前國際上極具挑戰(zhàn)性和迫切性的重要研究方向。美、日、歐等西方國家和地區(qū)紛紛將有機半導體器件的研究列入高技術(shù)發(fā)展規(guī)劃中，先后啟動了一系列科研計劃來應對有機半導體器件的研究。

 

 

碳基半導體器件的性能主要取決于器件中關(guān)鍵界面的結(jié)構(gòu)和特性，特別是界面的電荷過程、光電轉(zhuǎn)換過程及化學行為。縱觀過去數(shù)十年的歷史，人們不難看到，每一次在界面特性研究中所取得的進展，都給其器件應用帶來新的突破和機遇。如美國Tang博士研究組在有機發(fā)光二極管中引入一個有機層界面，極大地提高了載流子的復合效率，從而開創(chuàng)了有機發(fā)光二極管的新篇章；美國Forrest教授和Thompson教授研究組合作，在有機發(fā)光二極管中引入磷光發(fā)光體，實現(xiàn)了主體材料向客體材料完全的能量轉(zhuǎn)移，激子的內(nèi)量子效率從原有的25%提高到100%，由此使得有機二極管的高效發(fā)光成為現(xiàn)實。