近日，化学所朱晓张研究员和湖大袁达飞教授关于有机半导体的高效稳定n-型掺杂，以“Efficient and air-stable n-type doping in organic semiconductors”为题，在英国皇家化学会的Chemical Society Reviews期刊上发表。文章的第一作者是湖南大学袁达飞教授，通讯作者为中科院化学所朱晓张研究员。 

化学掺杂可以有效调控有机半导体（OSCs）的载流子浓度、电荷迁移率以及能级，这对有机半导体在有机电子器件中的应用至关重要。然而，与p-型掺杂相比，n-型掺杂的研究远远落后。实现高效且空气稳定的n-型掺杂有助于改善电子传输和器件性能，并赋予新的功能和应用潜力。因此，有机半导体的n-型化学掺杂受到越来越高的关注。

图1 高效空气稳定n-型掺杂。

在这篇综述中，作者针对n-型掺杂有机半导体的掺杂效率和掺杂空气稳定性问题进行了详细讨论（图1）。首先，文章对影响n-型有机半导体化学掺杂效率的因素进行了分类，然后揭示了n-型掺杂薄膜在大气环境下不稳定的根本原因。掺杂形貌、电荷转移和解离效率都会影响总体的掺杂效率，但这都可以通过分子设计和后处理进行精确调控（图2）。为了进一步提高n-型掺杂有机半导体的空气稳定性，一系列设计策略被提出，例如：调节分子最低未占据轨道（LUMO）能级、控制电荷离域程度、改善分子间相互堆积情况、自掺杂、进行原位n-型掺杂和厚膜自封装等等。同时，文章还介绍了n-型掺杂在先进有机电子领域的应用，比如：有机和钙钛矿太阳能电池、有机发光二极管、有机场效应晶体管、n-型导电墨水、有机热电材料等等。最后，作者对实现稳定高效的n-型掺杂有机半导体的新型掺杂方法和材料体系进行了展望。

图2 高效和空气稳定n-型掺杂有机半导体的设计策略。

文章链接为：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/cs/d2cs01027e