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        技術(shù)成熟度：技術(shù)突破         傳統(tǒng)CMOS工藝的圖形處理器通常是由探測、存儲、處理等多個分立系統(tǒng)構(gòu)成，不可避免的增加了集成電路的復(fù)雜性、功耗和成本，憶阻器在新型信息存儲器件、存算一體化技術(shù)及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域有著巨大應(yīng)用潛力。         研發(fā)團(tuán)隊發(fā)展的感存算一體化新型光電憶阻材料與器件能夠解決傳統(tǒng)人工視聽覺系統(tǒng)在容量、集成度、速度等方面的技術(shù)瓶頸問題，是實現(xiàn)高效智能視聽覺傳感系統(tǒng)的基礎(chǔ)。研發(fā)團(tuán)隊首次在基于氧化鎢材料憶阻突觸器件的視聽覺系統(tǒng)中模擬了速度檢測的多普勒頻移信息處理，進(jìn)而實現(xiàn)高通濾波和處理具有相對時序和頻移的尖峰數(shù)據(jù)。這些結(jié)果為視聽覺運動感知的模擬提供了新機會，促進(jìn)了其在未來神經(jīng)形態(tài)傳感領(lǐng)域的應(yīng)用。         意向開展成果轉(zhuǎn)化的前提條件：中試放大及產(chǎn)業(yè)化工藝開發(fā)資金支持

本成果通過有機光電器件中有機薄膜的缺陷態(tài)來揭示： 1. 有機半導(dǎo)體薄膜中的缺陷起源； 2. 界面能級排布或者出現(xiàn)的界面能級釘扎的機理； 3. 缺陷態(tài)的存在對器件中載流子傳輸?shù)挠绊懀?4. 使用有效的有機、無機材料摻雜來極大的提高有機半導(dǎo)體薄膜的電導(dǎo)率。從而獲得以有效、簡單的使用方法來提高有機光電器件的性能。

項目成果/簡介:作為一種新的太陽能電池電池技術(shù)，有機太陽能電池具有低成本、柔性、半透明、可大面積溶液印刷等優(yōu)點；在應(yīng)用方面，可與當(dāng)前基于硅等的無機太陽能電池形成優(yōu)勢互補。特別指出的是，與鈣鈦礦太陽能電池相比，有機太陽能電池還具有環(huán)境友好的優(yōu)點，在使用過程中以及使用后處理方面不會產(chǎn)生重金屬污染，其所使用的少量有機材料都是可降解的有機染料類化合物。效率、成本和穩(wěn)定性是所以太陽能電池能否應(yīng)用的關(guān)鍵要素。有機太陽能的效率目前和其它最好的太陽能電池之間的差距正在迅速縮小，目前我們實驗室已經(jīng)獲得超過 1515%的效率，是有機太陽能電池領(lǐng)域世界最高效率；成本方面，OPV具有巨大優(yōu)勢，有機材料分子結(jié)構(gòu)多樣性，成本低廉；壽命方面，因成本低廉，產(chǎn)業(yè)界對有機太陽能電池壽命的要求不如無機太陽能電池，10 年左右的壽命可以完全滿足商業(yè)化應(yīng)用，已有研究表明，OPV 壽命達(dá)到 5-7 年沒有問題，隨著研究深入，提高的 10 年以上會很快實現(xiàn)。 本項目圍繞有機太陽能電池的關(guān)鍵材料開展系統(tǒng)研究，1）提出了新的材料設(shè)計理念，發(fā)展了系列具有獨立自主知識產(chǎn)權(quán)的活性層材料；2）發(fā)展了成熟的高效率有機太陽能電池制備工藝技術(shù)，制備了系列高效率有機太陽能電池光伏器件，不斷刷新領(lǐng)域內(nèi)最高太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率；3）制備了低成本、可溶液印刷柔性的透明電極，應(yīng)用于有機太陽能電池，獲得了與目前常規(guī)透明電極，如 ITO，完全相當(dāng)性能。應(yīng)用范圍:目前有機太陽能電池正處在從實驗室走向?qū)嶋H應(yīng)用的黎明階段，因其優(yōu)點和特點，在可穿戴設(shè)備、建筑一體化等領(lǐng)域?qū)a(chǎn)生巨大的需求市場。當(dāng)前國內(nèi)外多家實驗室已開展完全面向?qū)嶋H應(yīng)用的研究開發(fā)，隨著研究的不斷深入，有機太陽能電池的商品化生產(chǎn)應(yīng)用將會很快實現(xiàn)。效益分析:1. 具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的高效有機太陽能電池活性層材料，且合成簡單，成本低； 2. 具有成熟的高效有機太陽能電池制備工藝； 3. 具有自主知識產(chǎn)權(quán)的低成本、高性能柔性透明電極，不僅完全適用有機太陽能電池，亦可廣泛應(yīng)用了其它相關(guān)領(lǐng)域。

研究團(tuán)隊發(fā)展了獨特的液態(tài)金屬旋涂工藝，制成了金屬鈉薄膜，首次揭示了金屬鈉膜的優(yōu)異光波段等離激元特性。

作為一種新的太陽能電池電池技術(shù)，有機太陽能電池具有低成本、柔性、半透明、可大面積溶液印刷等優(yōu)點；在應(yīng)用方面，可與當(dāng)前基于硅等的無機太陽能電池形成優(yōu)勢互補。特別指出的是，與鈣鈦礦太陽能電池相比，有機太陽能電池還具有環(huán)境友好的優(yōu)點，在使用過程中以及使用后處理方面不會產(chǎn)生重金屬污染，其所使用的少量有機材料都是可降解的有機染料類化合物。效率、成本和穩(wěn)定性是所以太陽能電池能否應(yīng)用的關(guān)鍵要素。有機太陽能的效率目前和其它最好的太陽能電池之間的差距正在迅速縮小，目前我們實驗室已經(jīng)獲得超過 1515%的效率，是有機太陽能電池領(lǐng)域世界最高效率；成本方面，OPV具有巨大優(yōu)勢，有機材料分子結(jié)構(gòu)多樣性，成本低廉；壽命方面，因成本低廉，產(chǎn)業(yè)界對有機太陽能電池壽命的要求不如無機太陽能電池，10 年左右的壽命可以完全滿足商業(yè)化應(yīng)用，已有研究表明，OPV 壽命達(dá)到 5-7 年沒有問題，隨著研究深入，提高的 10 年以上會很快實現(xiàn)。 本項目圍繞有機太陽能電池的關(guān)鍵材料開展系統(tǒng)研究，1）提出了新的材料設(shè)計理念，發(fā)展了系列具有獨立自主知識產(chǎn)權(quán)的活性層材料；2）發(fā)展了成熟的高效率有機太陽能電池制備工藝技術(shù)，制備了系列高效率有機太陽能電池光伏器件，不斷刷新領(lǐng)域內(nèi)最高太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率；3）制備了低成本、可溶液印刷柔性的透明電極，應(yīng)用于有機太陽能電池，獲得了與目前常規(guī)透明電極，如 ITO，完全相當(dāng)性能。

擁有人工微結(jié)構(gòu)科學(xué)與技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心、固體微結(jié)構(gòu)物理國家重點實驗室、半導(dǎo)體節(jié)能器件及材料國家地方聯(lián)合工程中心以及江蘇省光電信息功能材料重點實驗室等科研平臺，在硅基納米結(jié)構(gòu)材料與性能調(diào)控，硅基光子學(xué)器件和新型能源器件等基礎(chǔ)研究領(lǐng)域具有很強的影響力。近年來，在硅基太陽能電池片研發(fā)及其新型結(jié)構(gòu)材料在電池片上應(yīng)用等方面開展了全方位的研究，承擔(dān)完成了國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃課題和國家自然科學(xué)基金重點項目等相關(guān)課題的研究。提出了漸變帶隙的納米硅量子點電池結(jié)構(gòu)，利用漸變帶隙進(jìn)一步拓寬電池的響應(yīng)光譜范圍，發(fā)展了包

本項目提出并發(fā)展了通用的硅基二維半導(dǎo)體材料范德華外延技術(shù), 實現(xiàn)了多種層狀和非層狀半導(dǎo)體材料的二維薄膜可控生長，解決了傳統(tǒng)外延方法中存在的晶格失配、熱失配等多物理失配技術(shù)難題，開辟了非層狀材料在二維電子器件領(lǐng)域的研究新方向。 一、項目分類 重大科學(xué)前沿創(chuàng)新 二、成果簡介 基于新材料、新架構(gòu)的硅基高密度集成信息功能器件的自主發(fā)展是國家重大戰(zhàn)略需求。本項目圍繞新型低維半導(dǎo)體材料的大規(guī)模可控制備、物性調(diào)控及其電子、光電器件展開系統(tǒng)研究，主要技術(shù)創(chuàng)新點有： 一、二維半導(dǎo)體材料及其異質(zhì)結(jié)構(gòu)的大規(guī)模可控制備。本項目提出并發(fā)展了通用的硅基二維半導(dǎo)體材料范德華外延技術(shù), 實現(xiàn)了多種層狀和非層狀半導(dǎo)體材料的二維薄膜可控生長，解決了傳統(tǒng)外延方法中存在的晶格失配、熱失配等多物理失配技術(shù)難題，開辟了非層狀材料在二維電子器件領(lǐng)域的研究新方向。在晶圓級二維半導(dǎo)體材料的基礎(chǔ)上構(gòu)建出大規(guī)模的二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)，得到了具有高可靠性和穩(wěn)定性的集成器件。相關(guān)成果發(fā)表在Science Advances、Advanced Materials等國際知名刊物上，共計40余篇，授權(quán)專利16項；與中國電子科技集團(tuán)公司第十三研究所等合作，成功實現(xiàn)了非層狀GaN在大失配硅基襯底上的高質(zhì)量外延，為第三代半導(dǎo)體的硅基集成提供了新的技術(shù)路線。 二、基于低維半導(dǎo)體材料的高靈敏光電器件。本項目通過發(fā)展高質(zhì)量硫族半導(dǎo)體的外延生長新工藝，系統(tǒng)研究了MoTe2、PbS、CdTe等30余種二維半導(dǎo)體材料的光電性質(zhì)，極大地拓展了傳統(tǒng)的半導(dǎo)體光電材料體系；首次提出一種橋接的異質(zhì)結(jié)構(gòu)筑方式，大大降低了范德華間隙引入的光生載流子注入勢壘，獲得了高性能二維異質(zhì)結(jié)光電器件；發(fā)展了納米線場效應(yīng)晶體管器件表面修飾方法，調(diào)節(jié)晶體管特性為強增強型，利用這種設(shè)計，實現(xiàn)了“鎖鑰”式高選擇性、高靈敏度氣體檢測器件。本項目實現(xiàn)了從深紫外區(qū)到中遠(yuǎn)紅外區(qū)的寬波段高靈敏度檢測，相關(guān)成果發(fā)表在Science Advances、ACS Nano等國際知名刊物上，共計30余篇，授權(quán)專利6項。 三、后摩爾時代新型低維電子信息器件。本項目基于低維半導(dǎo)體材料及其異質(zhì)結(jié)構(gòu)的物性調(diào)控，首次提出了二維半導(dǎo)體材料中的“增強陷阱效應(yīng)”物理模型，實現(xiàn)了高性能的亞帶隙紅外探測器和非易失性光電存儲器；利用雙極性溝道中橫向載流子分布的特定電場依賴性，在二維黑磷晶體管中實現(xiàn)了室溫負(fù)微分電阻特性；通過構(gòu)筑亞5 nm溝道二維鐵電負(fù)電容晶體管，使得亞閾值擺幅突破玻爾茲曼物理極限，有效降低了器件能耗；創(chuàng)新性的提出多層二維范德華非對稱異質(zhì)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了器件高性能與多功能的集成，器件性能為當(dāng)時最高指標(biāo)；發(fā)展了新型存算一體架構(gòu)電子器件技術(shù)，首次演示了兼具信息存儲和處理能力的二維單極性憶阻器，有望突破當(dāng)前算力瓶頸，提供集成電路發(fā)展的新途徑。相關(guān)成果發(fā)表在Nature Electronics、Nature Communications等國際知名刊物上，共計60余篇，授權(quán)專利7項。

自1987年美國柯達(dá)公司的鄧青云C．W．Tang等人報導(dǎo)了有機電致發(fā)光以來，在全世界范圍興起了一場有機薄膜發(fā)光二極管研究熱潮。有機薄膜發(fā)光二極管具有主動發(fā)光、響應(yīng)快、全固體化、容易實現(xiàn)彩色化和驅(qū)動電壓低等獨特的優(yōu)越性，是很有潛力的平板顯示器，它將取代現(xiàn)在統(tǒng)治市場的液晶顯示器。然而高亮度、長壽命和高效率的有機電致發(fā)光器件是人們一直夢寐以求的。 有機電致發(fā)光器件雖然發(fā)展非常迅速，發(fā)展規(guī)模也是空前的。但是為了得到高亮度、高效率和長壽命的有機電致發(fā)光器件，人們對有機電致發(fā)光中的一些問題并沒有很好的解決，如由于目前空穴和電子傳輸層材料和制備工藝的限制，用普通有機電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)：ITO/空穴傳輸層/有機發(fā)光層/背電極，有如下一些問題：發(fā)光層與電極之間的互擴(kuò)散，沒有足夠高的空穴和電子遷移率，以及注入的空穴與電子不夠平衡等。這些問題限制了有機電致發(fā)光器的進(jìn)一步改善，成為有機電致發(fā)光器件發(fā)展的重要瓶頸，無法制備性能優(yōu)異的有機發(fā)光器件。 技術(shù)特點： 對有機薄膜電致發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)和電子傳輸層材料進(jìn)行改進(jìn)，從而有效提高有機薄膜電致發(fā)光器件的亮度、效率和壽命。 技術(shù)特點：是在透明電極上，依次制備空穴傳輸層、有機發(fā)光層、電子傳輸層、電子電勢補償層和背電極所組成薄膜結(jié)構(gòu)有機電致發(fā)光器件，其特征在于：在有機發(fā)光層與電子電勢補償層之間加入電子傳輸層，電子傳輸層采用寬禁帶無機材料。 該器件在有機發(fā)光層與電子電勢補償層之間加入無機電子傳輸層這種結(jié)構(gòu)可以大大改善有機電致發(fā)光器件的發(fā)光層與電極之間的擴(kuò)散，注入的空穴與電子的不夠平衡等，使有機電致發(fā)光器件的發(fā)光亮度，效率和奉命得到提高。

中試階段/n該項目是采用納米級別的加工制造技術(shù)制作具備納米級尺度并且?guī)в幸欢üδ艿墓怆娮悠骷＜{米光電子器件的工作效率更快，能耗更低，具備強大的信息儲存量，且體積和重量明顯的變小。隨著光電器件在通信、照明、傳感器等領(lǐng)域上的運用，納米光電器件的制備技術(shù)已經(jīng)受到越來越重要的關(guān)注。該項目實現(xiàn)了一種低成本、大面積、易操作、高效的納米結(jié)構(gòu)制備工藝方法，可實現(xiàn)在各種材料表面納米結(jié)構(gòu)（50-500nm 直徑納米孔、納