中国科学院化学研究所有机固体实验室董焕丽

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董焕丽：中国科学院化学研究所研究员，博士生导师。主要研究方向为有机高分子光电功能材料与器件，包括多尺度聚集态结构调控及性能研究；共轭高分子晶体与器件；多功能有机半导体材料与器件。目前在Nat. Commun. (2), Adv. Mater. (25), J. Am. Chem. Soc.(7), Angew. Chem. Int. Ed. (4), Acc. Chem. Res. (1), Chem. Rev. (2),Chem. Soc. Rev. (1).等国际学术期刊上发表论文160余篇，论文被SCI引用5000余次。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年获国家杰出青年科学基金资助，入选国家万人计划青年拔尖人才计划。

董焕丽  女  博导  中国科学院化学研究所

电子邮件： dhl522@iccas.ac.cn

通信地址： 北京中关村北一街2号

邮政编码： 100190

2012－至今      中国科学院化学研究所                 副研究员

2009－2011      中国科学院化学研究所                 助理研究员

2011 访问学者：

  美国马萨诸塞大学高分子科学与工程系 （Alejandro L. Briseno 课题组）

  美国俄亥俄州阿克隆大学高分子工程系（Xiong Gong 课题组）

  美国华盛顿大学化学和化学工程系（Samson A. Jenekhe 课题组和Alex K-Y. Jen课题组）

2010 访问学者   丹麦哥本哈根大学纳米科学中心 （Thomas Bjørnholm课题组）

2006－2009   中国科学院化学研究所            物理化学    博士

2003－2006   中国科学院福建物质结构研究所    无机化学    硕士

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高性能有机发光晶体管（OLET）的构建仍然具有挑战性。化学所董焕丽团队将两种优异的高迁移率发光有机半导体，DPA和dNaAnt引入到OLET。通过优化器件几何结构以实现平衡双极高效电荷传输，并使用高质量DPA和dNaAnt单晶作为有源层，成功制造出高效率的单组分OLET，并在p-和n-传导通道显示出强且空间可控的光发射，以及高外部量子效率（EQE）的输出。

当前DPA-OLET，dNaAnt-OLET器件中获得的EQE值分别接近1.61％和1.75％。此外，对于基于DPA和dNaAnt的OLET，也分别实现1210和3180 cd m-2的高亮度，电流密度高达1.3和8.4 kA cm-2。该研究证明了高迁移率发光有机半导体在下一代高性能单组分OLET及其相关有机集成电光器件的快速发展中的巨大潜在应用。

Qin, Z., Gao, H., Liu, J., Zhou, K., Li, J., Dang, Y., Huang, L., Deng, H., Zhang, X., Dong, H., Hu, W., High‐Efficiency Single‐Component Organic Light‐Emitting Transistors. Adv. Mater. 2019, 1903175.

DOI: 10.1002/adma.201903175

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201903175

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时        间：2019年12月23日（星期一）上午10-12点
地        点：国家纳米科学中心南楼2层会议室
报  告  人：董焕丽 研究员 中国科学院化学研究所
报 告 题 目：有机场效应晶体管及其光电功能集成器件研究

摘要：以有机分子材料作为半导体层的有机场效应晶体管，由于其具有分子可设计，性能易调控，易于加工和柔韧性好等优势，是现在大面积柔性有机电路的基本构筑基元，同时也是开展新型功能器件的研究平台。高性能有机场效应晶体管的构筑对于推动其器件应用研究及功能集成器件构筑具有重要意义。本报告中，我将介绍我们通过分子聚集态结构调控实现高迁移率有机场效应晶体管方面的相关工作，以及最近关于有机场效晶体管光电功能集成器件方面的探索研究，包括光控晶体管、发光晶体管和场效应波导器件等。

报告人简介：董焕丽，女，中国科学院化学研究所研究员、博导、课题组长。长期致力于有机光电功能材料与器件的研究，目前在Nature Chem.、Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.等上发表SCI论文180余篇，被SCI引用7500余次。国家优秀青年科学基金（2012）、国家杰出青年科学基金（2017）获得者；首批中科院青年创新促进会会员（2015年结题优秀），先后获得中国化学会青年化学奖（2014）、国家自然科学二等奖（2016）、国家万人计划青年拔尖人才（2017）等奖励与荣誉。应邀做中国化学会、美国化学会等国内外会议邀请报告50余次，作为中方组委会主席，组织了2016年第九届新加坡国际化学会-有机电子学分会。目前担任《高等学校化学学报》青年执行编委和《中国化学快报》编委会委员。

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2022世界青年科学家峰会于11月12日在浙江温州举行，开幕式上举行了第十七届中国青年科技奖的颁奖仪式。全国共有100名优秀青年科技工作者获得第十七届“中国青年科技奖”，化学所董焕丽研究员荣获该奖项。  
　　每两年评选一次的“中国青年科技奖”由中共中央组织部、人力资源社会保障部、中国科协、共青团中央共同主办，每届获奖者不超过100人。中国青年科技奖旨在国家经济发展、社会进步和科技创新中作出突出贡献的青年科技人才，激发创新创业创造热情，培养造就规模宏大的青年科技人才队伍，打造大批一流科技领军人才和创新团队，为加快建设世界重要人才中心和创新高地、实现高水平科技自立自强贡献智慧和力量。
　　截止目前，化学所共有8位中国青年科技奖获得者。

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有机发光晶体管（OLETs）是一种兼具有机场效应晶体管（OFETs）和有机发光二极管（OLEDs）功能的小型化光电集成器件，独特的电压驱动模式使其具有与现有制备工艺兼容、集成更容易等优势，被认为是实现下一代新型显示技术的重要器件基元。此外，OLET特有的栅压调控功能为实现高效的电子空穴传输及复合提供了新途径，使其在数据通信、照明、智能全彩显示技术以及高密度柔性可视化传感器等方面显示出应用潜力。
       在国家自然科学基金委、科技部和北京分子科学国家研究中心的支持下，化学研究所有机固体院重点实验室董焕丽课题组围绕进一步发展综合性能更为优异的高迁移率发光有机半导体材料（Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 20274; Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, 202200791; Sci. Adv. 2022, 8, eabp8775; Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202217653）和如何实现高效OLETs器件构筑（Adv. Mater. 2019, 31, 1903175; Adv. Mater. 2023, 35, 2208389; Nanoscale 2020, 12, 18371-18378）两个方面开展了深入系统研究。

        近期，该课题组在前期提出的平面型面发光OLET器件结构基础上（Adv. Mater. 2022, 34, 2108795），进一步通过调控能量转移效率及提升激子利用和光耦合输出效率，实现了高效白光OLET阵列器件构筑，并成功应用于全彩显示。通过在有源层中加入磷光蓝色和荧光黄色双客体发光材料，适当调整主客体之间的能量传递，实现了高质量白色面光源OLET器件，其CIE坐标为（0.36,0.48）。同时引入透明基底提高光耦合输出效率，其峰值EQE达12.6%。此外，由于高激子利用效率和独特的器件结构，激子湮灭在这种白光OLET中得到了有效抑制，从而实现了高循环稳定性、高栅压调控能力（开关比达105）和低于5 V的超低驱动电压。最后，用于全彩显示的白光OLET阵列得到了很好的展示。这项工作为构建高性能白色OLET提供了一种有效的方法，对促进OLET在未来显示技术和其他相关领域的应用具有重要意义。相关的研究成果近期发表在Advanced Materials上（Adv. Mater. 2023, 2306725），论文第一作者为博士生苗扎根，共同第一作者为助理研究员高灿博士，通讯作者为董焕丽研究员。

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二维共轭聚合物(2DCPs)是一类新型的半导体材料体系，其独特的拓展二维共轭结构，预示其优异的光电特性，在有机电子学领域具有重要应用前景。然而，目前报道的大多数2DCPs材料的光电性能仍然相对较差，同时具有强荧光特性的二维共轭聚合物半导体方面的研究报道很少。造成该类材料荧光猝灭的原因是2DCPs体系中紧密的层间π-π堆叠使其能量耗散严重，导致其往往不发光或者荧光特性差。

        在国家自然科学基金委、科技部和北京分子科学国家研究中心的支持下，化学研究所有机固体院重点实验室董焕丽研究员课题组围绕发展光电性能优异的2DCPs半导体材料方面开展了相关研究（Sci. China-Chem. 2019, 62,1271；Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59,9403；J. Phys. Chem. Lett. 2021, 12, 1612；J. Mater. Chem. C, 2022, 10, 2681.）。
        在前期研究基础上，近日，针对目前报道二维共轭聚合物材料光电集成性能差的问题，董焕丽研究员团队提出了利用侧链工程调控制备强荧光2DCPs半导体材料的新策略。以三聚茚分子作为优异的荧光基元，引入不同长度的烷基侧链作为层间距调控基团，通过动态界面Glaser-Hay偶联反应制备得到荧光性能优异的2DCPs薄膜，荧光量子产率高达14.6%。荧光2DCPs薄膜材料具有面内各向同性的超长准二维激子扩散长度，最大值接近110 nm，表明2DCPs薄膜中有效拓展的二维π共轭结构特征，显示了其潜在的良好载流子输运性能。本工作为强荧光半导体2DCPs薄膜的合成提供了一种有效途径，为该类材料在光电器件等领域的研究和应用提供了工具和手段。相关研究成果近期发表在CCS Chemistry上（CCS Chem. 2023,5, 2366），论文第一作者为博士生王永帅，通讯作者为高灿助理研究员和董焕丽研究员。