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有機半導(dǎo)體材料的發(fā)展推動其在可穿戴電子、人工視覺與神經(jīng)形態(tài)計算等前沿技術(shù)中的應(yīng)用。隨著新興技術(shù)對光電器件提出更高要求，以異質(zhì)結(jié)構(gòu)為核心的光晶體管逐漸暴露出結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可重復(fù)性差、激子解離效率低、n型材料庫有限等問題，難以適應(yīng)高集成度與多功能化的發(fā)展趨勢。相比之下，基于單組分活性層的光晶體管有望簡化器件結(jié)構(gòu)并實現(xiàn)高效的光電轉(zhuǎn)換與類神經(jīng)響應(yīng)，能夠為開發(fā)多功能有機光電子材料提供新思路。

中國科學(xué)院化學(xué)研究所劉云圻和郭云龍團隊在n型單組分神經(jīng)形態(tài)光晶體管器件制備方面取得進(jìn)展。該團隊設(shè)計合成了噻吩并[3,2-b]噻吩-3,6-二腈（2CNTT）給體單元，并提出了氰基介導(dǎo)的扭轉(zhuǎn)-極化協(xié)同策略，通過直接芳基化聚合方法構(gòu)筑了一系列給-受體型共軛聚合物，實現(xiàn)了分子內(nèi)偶合作用與分子間相互作用的統(tǒng)一調(diào)控。這一策略優(yōu)化了電荷分布及激子利用效率，賦予材料寬可見光吸收、低激子結(jié)合能等特性。以聚合物PFIID2NTT為活性層構(gòu)建的光晶體管器件，在可見光照射下實現(xiàn)了9.02 × 10⁴的光暗電流比，展現(xiàn)出優(yōu)異的光響應(yīng)性能和穩(wěn)定的單極性電子遷移率。它的雙脈沖易化指數(shù)超過236%，工作能耗低至13.23 aJ，可模擬神經(jīng)突觸行為和長時程記憶功能。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會、科學(xué)技術(shù)部和中國科學(xué)院的支持。

論文鏈接

扭轉(zhuǎn)-極化協(xié)同策略和基于PFIID2CNTT的光晶體管器件