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硅材料在20世紀迅猛發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的功能器件，包括有機發光二極管、有機光伏電池等。

 

會議執行主席、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勢，如其結構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開發方面的發展，特別是在能源的高效轉換、存儲和利用等方面展現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出越來越重要的應用前景。特別是以有機發光二極管為基礎的新型平板顯示和固態光源，已經率先或即將進入應用領域的這一事實，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性和迫切性的重要研究方向。美、日、歐等西方國家和地區紛紛將有機半導體器件的研究列入高技術發展規劃中，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鍵界面的結構和特性，特別是界面的電荷過程、光電轉換過程及化學行為。縱觀過去數十年的歷史，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，從而開創了有機發光二極管的新篇章；美國Forrest教授和Thompson教授研究組合作，在有機發光二極管中引入磷光發光體，實現了主體材料向客體材料完全的能量轉移，激子的內量子效率從原有的25%提高到100%，由此使得有機二極管的高效發光成為現實。