Leaf Electronics: Nature-Based Substrates and Electrodes for Organic Electronic Applications
本文提出利用天然叶子骨架的木质纤维素结构制备可生物降解基底和准透明柔性电极，通过金属化学涂覆实现低于1 Ω/sq的方块电阻、6 A载流能力和约80%透射率，为可持续有机电子提供新途径。
2024-07-08 physics.app-ph
Linear conduction in N-type organic field effect transistors with nanometric channel lengths and graphene as electrodes
在这项工作中，我们测试了纳米通道n型有机场效应晶体管（OFFET）的石墨烯电极的基础上热蒸发薄膜的苝-3，4，9，10-四羧酸二酰亚胺衍生物（PDIF-CN 2）。通过与用参比金电极制成的短沟道晶体管的彻底比较，我们发现石墨烯基器件的输出特性对所施加的偏压呈线性响应，与金基晶体管的超线性趋势形成对比。此外，短沟道效应在石墨烯电极装置中被显著抑制。更具体地，对于低至~140 nm的L，证明了与沟道长度（L）无关的电流开/关比和对高纵向偏压的增强响应。考虑到石墨烯的形态和电子特性，这些结果是合理的，表明使用石墨烯电极可能有助于克服短沟道OFFEs中的空间电荷限制电流（SCLC）问题。
2018-10-30 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Bottom Contact Metal Oxide Interface Modification Improving the Efficiency of Organic Light Emitting Diodes
溶液处理的有机发光二极管（OLED）的性能通常受到非均匀接触的限制。在这项工作中，我们引入含镍的溶液处理的金属氧化物（MO）的界面层插入铟锡氧化物（ITO）和聚（3，4-乙撑二氧噻吩）：聚（苯乙烯磺酸盐）（PEDOT：PSS），以改善底部电极接触的有机发光二极管使用聚（对苯乙炔）（PPV）衍生物超级黄色（SY）作为发光层。对于ITO/含Ni的MO/PEDOT：PSS底部电极结构，我们显示出增强的润湿性能，从而提高OLED器件的效率。使用Cu-Li共掺杂的尖晶石镍钴酸盐[（Cu-Li）：NiCo 2 O 4]实现了最佳性能，其中SY OLED的电流效率和发光效率分别比ITO和PEDOT：PSS之间没有含Ni的MO界面改性的标准器件获得的值增加了12%和11%。结果表明，优化后的ITO/（Cu-Li）：NiCo 2 O 4/PEDOT：PSS电极的空穴注入能力明显提高，而PEDOT：PSS电极的空穴注入能力明显增强。
2020-11-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
AI-Driven Discovery of High Performance Polymer Electrodes for Next-Generation Batteries
University of Bayreuth, Faculty of Engineering Science（拜罗伊特大学工程科学学院）
本文提出数据融合ML耦合元学习框架，通过预测有机电极的电压和比容量，加速氧化还原活性有机材料的发现与逆向设计，以替代关键金属并降低电池碳足迹。
2025-02-19 cond-mat.mtrl-sci cs.LG physics.app-ph
Concentric-electrode organic electrochemical transistors: case study for selective hydrazine sensing
我们报告肼敏感有机电化学晶体管（OECTs）的设计包括在同心环形电极。这些OECT的设计工程的动机是在生物电子学等领域使用OECT传感阵列的巨大潜力。在这项工作中，PEDOT：PSS为基础的OECTs已被研究为水的传感器，特别是敏感的致命肼分子。这些电流型传感器具有许多用于肼传感器的开发的相关特征，例如灵敏度低至10-5 M的肼在水中，对肼的选择性比对9种其他水溶性常见分析物的选择性高一个数量级，在水冲洗后完全恢复其基本信号的能力和非常低的电压操作。我们的OECT检测肼的特异性是由其在栅电极处的催化氧化引起的，并且能够增加器件的输出电流调制。这使得整个系列的80微米的OECT设备与亚20纳米PEDOT：PSS层，通道长度下降到1微米和共面和同心电极的特定设备的几何形状的设备几何形状的研究。众多的几何形状揭示了OECT机制的新方面，该机制控制着设备的电化学感测行为，更具体地说，是在微观尺度上固有的接触的影响。通过降低器件串扰，微米门集成径向OECT将有助于减少读出侵入性，从而促进OECT生物传感器的进一步发展。
2017-07-22 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Effects of Hole-Transport Layer Homogeneity in Organic Solar Cells, A Multi-Length Scale Study
在薄膜有机光伏（OPV）器件中，不可再现性是一个严重的问题，因为最小的局部不均匀性可以改变相同构建的器件的整体行为而不显示明显的故障。不均匀性可能发生在器械制备的各个步骤中，并以不同的长度尺度和影响出现在所有层中。OPV器件中的空穴传输中间层（HTL）阻止了不需要的电子扩散到阳极，并纠正了氧化物电极和有机半导体之间的能量失配。最常用的是基于聚（3，4-亚乙基二氧噻吩）聚（苯乙烯磺酸盐）（PEDOT PSS）胶体颗粒的商业油墨。然而，正是这些被怀疑会导致微观不均匀性，导致已知的设备特性的不可再现性。考虑到PEDOT：PSS酸性引起的电极腐蚀，胶体对器械均匀性的影响程度值得怀疑。在这份报告中，我们证明了胶体HTL不一定会导致设备的不均匀性和效率降低，通过比较OPV设备与不同的HTL，即从商业PEDOT：PSS油墨和MoO 3，从两种液体前体获得，导致准连续或胶体层。结合X射线衍射，原子力和开尔文探针显微镜，光电子和环境空气光电子能谱，我们讨论了从纳米到宏观尺度的层的属性，并通过空间分辨表征展示了它们对OPV器件的影响。
2019-06-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Effect of Ion Migration Induced Electrode Degradation on the Operational Stability of Perovskite Solar Cells
基于钙钛矿的太阳能电池由于其快速提高的效率而很有前途，但存在不稳定性问题。最近，有人声称，钙钛矿太阳能电池的不稳定性的关键因素之一是离子迁移引起的电极退化，这可以通过在器件架构中引入无机空穴阻挡层（HBL）来避免。在这项工作中，我们研究了甲基铵碘化铅（MAPbI3）钙钛矿太阳能电池的操作环境稳定性，该电池含有无机或有机HBL，只有前者有效地阻止离子迁移到金属电极。这通过在降解装置的电极上测量的X射线光电子能谱法证实，其中仅具有有机HBL的装置的电极显示出显著的碘信号。尽管如此，我们表明，当这些设备在现实的操作条件下（即在各种大气条件下的恒定照明）退化，这两种类型的设备表现出几乎相同的退化行为。这些结果表明，与先前的建议相反，离子诱导的电极降解不是操作条件下钙钛矿环境不稳定性的主导因素。
2019-04-26 physics.app-ph
Efficient integration of self-assembled organic monolayer tunnel barriers in large area pinhole-free magnetic tunnel junctions
本文针对SAM基MTJ易短路难题，采用超高真空接枝烷硫醇SAM与Co软着陆沉积，结合XPS和BEEM表征，实现了大面积无针孔、高成品率的均匀混合MTJ。
2025-07-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Tuning Ambipolarity in a Polymer Field Effect Transistor using Graphene electrodes
具有2D石墨烯电极的聚合物场效应晶体管是融合了两个世界最好的设备：一方面，有机材料的低成本和可加工性，另一方面，石墨烯的化学稳定性，极薄和灵活性。在这里，我们展示了通过将石墨烯电极并入晶体管几何形状中来调谐来自Polyera ActiveInk的半导体聚合物N2200的双极性质。我们的器件表现出平衡的双极行为，具有高电流的开-关比和载流子迁移率。这些效应是由石墨烯-聚合物界面处的有效能量势垒调制和弱电场屏蔽效应引起的。我们的研究结果提供了一种将2D石墨烯电极集成到双极晶体管中的策略，以改善和调节其特性，为新型有机电子器件的设计铺平了道路。
2020-05-12 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Spontaneously Formed Orientation Polarization Thin Films for Engineering Organic-Organic Interfaces
Department of Biotechnology and Life Science, Faculty of engineering, Tokyo University of Agriculture and Technology（东京农工大学理工学生命理工学院生物技术与生命科学系）
本研究通过引入氟烷基基团开发高结构不对称性极性分子，实现高电偶极取向度，用于优化有机器件的界面性能。
2026-02-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A simple strategy to measure the contact resistance between metals and doped organic films
从电极向掺杂有机膜中的电荷注入是在大多数现有技术的有机半导体器件中使用的广泛技术。虽然这种界面通常被认为是通过强能带弯曲形成欧姆接触，但直接测量接触电阻的实验尚未得到证实。在这项研究中，我们使用一个简单的金属/掺杂的有机半导体/金属堆叠，并研究其电压依赖性的电阻。传输层厚度的变化证明，所提出的实验获得直接访问的设备的接触电阻。我们可以量化，对于10 mA/cm 2的工作电流密度，所研究的材料系统在金属/有机界面上表现出约200 mV的电压降，当采用额外的注入层时，该电压降可以降低一个以上的数量级。所提出的实验提出了一种简单的策略来测量任何金属和掺杂的有机膜之间的接触电阻，而不应用数值工具或复杂的技术。此外，简单的器件架构允许有机层内的非常高的、均匀的和可调谐的电场，这使得能够清楚地研究Poole-Frenkel效应。
2022-04-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Transparent and flexible field-effect transistors and mem-transistors with electroactive layers of solution-processed organic polyradicals
溶液处理聚合物是有机电子的核心。多自由基（每个重复单元含有不成对自旋的聚合物）是其p共轭半导体对应物的独特替代品。多自由基的独特之处在于位于其重复单元处的可调电荷状态，这使得能够实现电可切换的电荷传输机制。巨大的努力集中在多自由基忆阻器和电池上。尽管最近在掺杂方面取得了进展，但尚未报道多自由基场效应晶体管（PR-FET）。在这里，我们表明，垂直架构，与漏极-源极接触的有源层的强烈相关的6-oxoverdazyl polyradical，导致开/关比高于10+3的p型PR-FET。空穴注入通过在多自由基-电极界面处的可调电荷状态经由接触掺杂发生。还报道了透明且柔性的PR-FET。PR-FET优于现有的有机FET，因为它们将忆阻器和晶体管功能结合在一个忆阻器晶体管器件中，为有机电子器件的电路简化提供了独特的潜力。
2019-10-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
All Inkjet-printed Organic Solar Cells on 3D Objects
该研究采用五轴机器人多喷嘴喷墨系统，在倾斜达60°的三维物体上制造有机太阳能电池，并以AgNP墨水印刷底电极，实现全喷墨印刷3D电池，PCE分别达7%和2.5%。
2024-01-22 physics.app-ph
Dipolar excitons offer a rich playground for both design of novel optoelectronic devices and fundamental many-body physics
偶极激子为新型光电子器件的设计和基础多体物理提供了一个丰富的平台。宽GAN/（AlGa）N量子阱是实现偶极激子的一个新的和有前途的方法。我们证明了这些激子的面内限制和冷却，当被困在由沉积在样品表面上的各种形状的透明电极所产生的静电势。这一结果是电控制激子密度和通量的先决条件，以及在低温下这些偶极玻色子的复杂相图的研究。
2019-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.app-ph
Influence of Environmentally Affected Hole Transport Layers on Spatial Homogeneity and Charge Transport Dynamics of Organic Solar Cells
在有机光伏电池的效率达到10%以上后，对太阳能电池稳定性和降解机理的控制成为一个突出的课题。由于在本体异质结太阳能电池中并入空穴传输层（HTL）而导致的器件效率的改善已被广泛报道。然而，最广泛使用的HTL材料PEDOT：PSS经常被怀疑是环境条件下器件不稳定性的主要来源。因此，像光氧化和电极腐蚀这样的效应经常被报道会缩短器件寿命。然而，在环境器件研究中，降解的来源，无论是来自HTL、活性层还是金属阴极，通常都很难区分，因为氧气和水的外部扩散会影响所有组件。在这项研究中，不同的HTL，即由传统的PEDOT：PSS和两种类型的三氧化钼（MoO 3）制备的HTL，在惰性条件下的装置完成之前，暴露于不同的环境，例如氧气、光或湿度。这允许研究HTL内的任何影响以及来自其与氧化铟锡电极或活性层的界面处的反应。暴露的HTL的表面和体化学已被监测和讨论的上下文中所观察到的设备物理，动态电荷传输和空间性能的均匀性，根据OPV设备。结果表明，仅仅HTL的湿度暴露导致PEDOT：PSS的器件性能降低，但对于一种类型的测试MoO 3也是如此。损失与HTL中吸收的水的量有关，导致界面接触方面的活性面积损失。具有PEDOT：PSS HTL的器件在潮湿空气暴露后显示出由于吸湿层的溶胀/收缩的微分层而严重降低的光电流。
2019-06-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
P-doped organic semiconductor: potential replacement for PEDOT:PSS in organic photodetectors
在这项工作中，我们提出了一种替代使用的PEDOT：PSS作为空穴传输和电子阻挡层的有机光电探测器处理的解决方案。由于PEDOT：PSS已知对湿度、氧气和紫外线敏感，因此去除该层对于延长使用寿命至关重要。作为实现这一目标的第一步，我们需要找到一种替代层，以实现相同的作用，以获得具有类似或更好性能的工作二极管。作为替代，使用用掺杂剂三-（1-（三氟乙酰基）-2-（三氟甲基）乙烷-1，2-二硫杂环戊烯）（Mo（tfd-COCF 3）3）p掺杂的聚（（4，8-双-（2-乙基己氧基）-苯并（1，2-b：4，5-b）二噻吩）-2，6-二基-交替-（4-（2-乙基己酰基）-噻吩并（3，4-b]噻吩-）-2-6-二基））（PBDTTT-c）层。该p掺杂层有效地降低了空穴注入势垒，并且聚合物的低电子亲和力防止了电子注入有源层。与PEDOT：PSS相比，我们在光下显示出类似的器件性能，并且掺杂层的检测性能有所改善，导致1.9x1E13 cm（Hz）1/2（W）-1的检测率，与成像应用中使用的硅二极管竞争。此外，与PEDOT：PSS相反，不需要p掺杂层的局部化，从而导致由图案化电极限定的二极管有源区。
2017-12-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Unified dynamic approach for simulating quantum tunneling and thermionic emission at metal/organic interface
从金属电极的注入作为有机半导体器件中电荷产生的主要通道，并且量子效应通常被认为是必不可少的。基于表面跳跃（SH）算法和经典器件模型，我们发展了一种动态方法，同时研究了载流子注入金属/有机界面的量子隧穿和电子发射.观察到从金属电极注入的电荷迅速扩散到有机分子上，随后在内置电场的诱导下在界面附近积累，表现出从离域到定域的转变。通过模拟电荷注入动力学的温度依赖性，比较了平均场水平上的Escherichfest动力学和SH算法，发现前者导致了在室温下注入效率随温度升高而降低的错误结果，而SH算法的结果是可信的。注入电荷与外加偏压之间的关系表明，量子隧穿效应主导了分子晶体中的低阈值注入特性，而注入过程中的小熵变计算结果也进一步支持了这一观点。在界面处的电荷注入效率的最佳界面宽度也被量化，并且可以被用来理解界面缓冲层在实际器件中的作用。
2020-10-24 physics.app-ph physics.chem-ph
Controlling Spontaneous Orientation Polarization in Organic Semiconductors -- The Case of Phosphine Oxides
本文以氧化膦为对象，通过分子设计与薄膜生长条件调控自发取向极化，在BCPO中实现最高近300 mV/nm的巨表面电势，并利用温度控制结合偶极掺杂使超过80%的分子偶极直立排列。
2023-09-06 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Intermixed Cation-Anion Aqueous Battery Based on an Extremely Fast and Long-Cycling Di-Block Bipyridinium-Naphthalene Diimide Oligomer
水性电池，特别是那些集成了在中性pH环境中发挥作用的有机活性材料的电池，由于其无与伦比的安全性，可持续性和低成本材料，在固定电化学存储领域中脱颖而出，成为极具前景的竞争者。在此，一种新型的二嵌段低聚物（DNVBr），作为负电极的全有机水溶液电池，显示出提供卓越的输出能力。电池的性能通过独特的混合p/n型存储机制进一步增强，该机制能够同时交换光和自然丰富的Na+，Mg 2+和Cl-。达到105 mAh/g，该系统在各种中性电解质中显示出数千次循环（6500次循环，约40天）的显着容量保持率，包括原始海水（约3000次循环，约75天）。该二嵌段低聚物的令人惊讶的快速动力学允许在完全不含导电添加剂的情况下获得接近60 mAh/g电极的无与伦比的比容量，以及在具有10%碳添加剂的情况下获得超过80 mAh/g电极，以及在C倍率下显示高达3.4mAh/cm 2的面积容量。通过商业TEMPO分子证明了全电池验证超过1600次循环，其允许在自pH缓冲和廉价的水性电解质中在C速率下接近40 Wh/kg材料的能量密度。
2019-06-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
High-Yield, Scaling-Up Fabrication of Fermi-Level-Pinning-Free Organic Thin-Film Transistor Arrays with Printed Van der Waals Contacts
本文提出一种利用印刷范德华接触规模化制备无费米能级钉扎有机薄膜晶体管阵列的通用策略，实现了100%良率与超高迁移率，为大规模高性能薄膜电子器件的制造提供了新途径。
2023-06-25 physics.app-ph
Trap-limited electrical properties of organic semiconductor devices
本研究探究了有意引入特定位置陷阱的单极有机器件的电学特性，发现陷阱位置会显著影响电荷分布、电场及输运行为，越靠近注入电极能带弯曲越强、注入势垒越高，并提出了可完全解释该变化规律的电学模型。
2023-02-20 cond-mat.other physics.app-ph
Top Dielectric Induced Ambipolarity in an n-channel dual-gated Organic Field Effect Transistor
在单个有机场效应晶体管（OFET）中实现p型和n型操作对于简化复杂有机电路的设计至关重要。通常，在OFET中仅实现p型或n型操作，而相应的对应物或者被电荷捕获抑制或者被具有电极的注入势垒限制。在这里，我们表明，只有顶部电介质的存在下，变成一个双极性的n型聚合物半导体（N2200，Polyera ActiveInk），从底部和顶部门控OFET操作检测。该效应与沟道厚度和顶部电介质组合无关。变温传输特性表明，电子和空穴可以均匀地通过聚合物半导体的本体传输。
2020-05-06 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Phase-field simulation of interfacial stability in structured gas-liquid contactors: design rules for gas diffusion electrodes
Technische Universität Darmstadt（达姆施塔特工业大学）
本研究通过相场模拟量化结构化介质形状、润湿性和拓扑对气液界面稳定窗口的影响，发现拉长孔口可提升压力差和刚度，并据此提出气体扩散电极的设计规则。
2026-09-29 physics.app-ph physics.comp-ph physics.flu-dyn
Quantifying the Damage Induced by XPS Depth Profiling of Organic Conjugated Polymers
使用单原子Ar+离子蚀刻源的X射线光电子能谱（XPS）深度分析是一种常见的技术，其允许探测各种材料的垂直成分分布。在基于聚合物的有机光伏器件中，它通常用于研究有机活性层与电荷提取层或电极的界面上的组成变化，以及本体异质结活性层内的垂直相分离。通常认为，由有机层的蚀刻引起的损伤仅限于顶部表面，使得XPS信号（从层的顶部约10 nm处获得）在很大程度上保持不受影响，从而允许在整个深度分布中可靠地测量样品组成。在这里，我们调查了一系列的共轭聚合物和量化的损伤的深度由单原子蚀刻Ar+离子的能量范围从0.5千电子伏至4千电子伏，使用氩气团簇离子束深度剖析。结果表明，即使当用最低可用单原子离子能量蚀刻短至3秒时，受损的聚合物材料也比XPS探测深度更深地延伸到本体中。我们发现，损坏的材料扭曲XPS获得的成分信息，导致错误的深度分布。此外，我们建议，只有气体团簇离子束蚀刻源应用于深度剖析的有机共轭聚合物，因为这些诱导明显较少的损害，并保持在整个配置文件的组成信息。
2019-04-26 physics.app-ph
