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2013年度國家科學技術獎勵大會在北京人民大會堂隆重舉行。由南京郵電大學黃維院士團隊領銜完成的“有機半導體的設計原理、高效制備與光電器件”成果獲國家自然科學獎二等獎。該項成果屬于半導體材料領域，推動了有機半導體理論的發展，構建了有機光電子學學科框架，為有機光電子學這一新興交叉學科的形成與發展做出了富有開拓性、創新性和系統性的重要貢獻，對實現有機半導體的高性能化與多功能化具有重要指導意義，使人類對有機半導體的研究從經驗摸索上升到理性設計階段。該項成果得到Nature Materials、Nature (Asia Materials)等的專題報道。

附獲獎項目介紹：

國家自然科學獎二等獎：有機半導體的設計原理、高效制備與光電器件

項目主要完成人：黃維，賴文勇，解令海，范曲立，唐超

該項成果深入系統研究了有機半導體材料與器件的構效關系，闡述了有機半導體電子過程及其相互作用機制，提出并實驗論證了有機半導體位阻功能化設計原理，形成了有機半導體高性能化和多功能化的新理論、新方法，發展出高效穩定有機藍光器件、低閾值有機激光器件和新原理有機電存儲器件等三種原理型器件。

該項成果發表SCI論文169篇，其中20篇核心論文被SCI正面他引1149次，8篇代表性論文被SCI正面他引358次，獲授權發明專利5項。被國內外同行在包括Nature Materials (IF 32.8), Nature (Asia Materials), Chem Rev (IF 40.8), Chem Soc Rev (IF 28.8), Angew Chem Int Ed (IF 13.5), Adv Mater (IF 13.9), JACS (IF 9.9)等國際權威學術期刊的論文中重點評述和引用。

主要科學發現如下：

1.發現有機半導體空間位阻效應與形態和光學電學穩定性密切相關的影響規律，闡明了剛性分子鏈間的電子相互作用機制，提出利用空間位阻調控電子相互作用進而調控其凝聚態物理行為和光電性能的位阻功能化設計原理，研制出高效穩定、能帶可調的p-n有機半導體。第一個聚合物發光半導體發明人、有機光電子學大師、劍橋大學教授AB Holmes在影響因子40.2的國際頂級期刊（Chemical Reviews, 2009, 109, 897）的一篇論文中，大篇幅引用第一完成人54篇論文，高度評價并系統評述了這一理論在有機半導體研究中的應用。

2.發現結構缺陷和激基締合物是有機藍光半導體及其器件穩定性差的起因，闡明了缺陷捕獲電子、π-π電子相互作用形成激基締合物產生長波長發光的機制；提出運用位阻功能化原理解決藍光穩定性問題的策略，研制出性能優異的藍光有機半導體，實現了低電壓（3.5 V）、高亮度（19885 cd/m2）、高效率(3.08 cd/A)和高穩定性的單發光層藍光器件，解決了有機藍光器件穩定性差這一世界性難題，相關成果成為國際上通行的解決方案。有機光電子學權威、德國馬普所Klaus Müllen教授高度評價這一成果，認為 “該材料設計大幅簡化了器件構造和制作工藝，制得的非摻雜器件工藝簡單、性能卓越，媲美于國際上最好的非摻雜甚至摻雜藍光器件”（Chemical Reviews, 2011, 111, 7260）。進一步，在位阻功能化原理指導下，設計制備出一類多維化高純度多臂結構有機納米半導體，獲得高效率、低閾值（Ethlaser ≈ 0.4 nJ/pulse, 1.3 µJ/cm2）的有機半導體激光，成果被Nature (Asia Materials)列為重要突破，以“Organic light emitters: Star quality”為題作了專題報道，指出該成果對實現有機電泵浦激光具有“特別重要的意義”。

3.發現堆積聚合物半導體電子過程隨構象變化而變化的規律，提出了堆積聚合物半導體位阻功能化應用新策略，實現了基于聚合物半導體構象變化的非易失性閃存型電存儲，成果被Nature Materials列為研究亮點作了專題評述（Nature Materials, 2008, 7, 267），開辟了有機半導體電存儲研究的新方向。

作者：張前