适用于超低功函数溶液可加工电极的通用电位阴离子给体

新加坡国立大学科学家在杂志《自然》中报道了从常见阴离子(如草酸根)中找到一种潜在通用电子给体的潜力，这种电子给体可以有效地将电子转移到有机半导体中，从而实现实现超低功函数的电子注入层的梦想，这种电子注入层仍然可以通过溶液中的溶液进行处理。在附近。预计这将为有机电子和其他先进半导体开辟许多新的可能性，包括量子点、纳米线、二维材料和钙钛矿。

材料的功函数是将结合最不紧密的电子移动到真空中所需的最小能量。这决定了材料将电子注入半导体的能力。电子注入层需要足够低的功函数，优选远低于4电子伏特，以有效地注入(和收集)来自许多新半导体的电子。然而，这通常需要在真空中蒸发活性金属薄膜，这限制了器件的结构、可加工性和可制造性。当暴露在空气中时，超低功函数材料会降解。

现在，国立大学有机纳米器件实验室由CHUA莱莱CHUA教授领导的化学团队和由PNG Rui-Qi PNG博士和HO Peter教授领导的物理团队已经证明，多价阴离子，如草酸根、碳酸根和亚硫酸根，当它们作为小离子簇分散在合适的共轭聚电解质的聚合物基质中时，可以作为强大的潜在电子给体。共轭聚电解质是主链上带有离子侧基和离域电子的聚合物。至关重要的是，混合物可以从空气中的溶液中处理，而阴离子只有在干燥后才会自发地将电子转移到聚合物主体，从而意外地保护材料免受大气降解。采用合适的聚电解质主体，功函数低至2.4电子伏，克服了超低功函数材料与溶液处理相结合的长期难题。研究小组通过使用溶液处理的电子注入层制造各种高性能白光发光二极管和有机太阳能电池，证明了这一发现的通用性。

Png博士解释说：“与前驱掺杂剂不同，这些阴离子不需要化学转化就能发挥作用。”“它们之所以起作用，是因为这些阴离子中的电子之间的排斥力使它们即使在脱水的固态下也能保持高水平的电子供体。结合聚电解质体的精心设计，我们可以实现以前从未想过的超低功函数材料的可能性。”

蔡教授说：“这项工作扩展并利用了我们三年前首创的自补偿电荷掺杂聚合物平台。”她补充道：“大自然是神奇的，这种简单的阴离子可以用来完成近二十年来这一领域的圣杯。”

这些团队目前正与行业和学术伙伴合作，将方法扩展到其他类型的设备和构建技术。

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