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  聚合物半導體在柔性光電子器件中具有重要應用價值，但其電荷傳輸性能受限于納米尺度導電疇的無序分布與不可控的相分離。傳統改性方法難以實現動態、時空分辨的相結構調控，制約了高遷移率聚合物基功能材料與高效光電器件的發展。因此，發展溫和、精準的相工程策略，對提升聚合物半導體傳輸特性并拓展其在顯示、傳感等領域的應用至關重要。

  針對上述問題，上海理工大學岳兵兵、復旦大學朱亮亮和瑞典林雪平大學Glib V. Baryshnikov等合作，提出光聚集介導相工程策略，利用以多硫芳烴為母核的光聚集分子，其能夠在365 nm的溫和紫外激發下可控聚集，并協同誘導PEDOT:PSS中PEDOT組分發生相重構，將孤立導電疇連接為連續高效的電荷傳輸網絡，顯著提升聚合物半導體的遷移率與穩定性，并將其作為通用的空穴注入層，實現高性能全彩 OLEDs構筑。

  2026年3月27日，該工作以“Photoaggregator-mediated phase engineering for high-performance polymer semiconductors and OLEDs”為題發表在《Matter》上。

圖1 多硫芳烴分子（HCPB）化學結構與光響應相工程過程示意圖

圖2 多硫芳烴分子的引入

  該策略利用HCPB在的超分子作用位點，通過引入靜電相互作用打破 PEDOT與 PSS 間的靜電束縛，促使PEDOT鏈從卷曲向伸展構象轉變，強化分子間π-π 堆積與結晶性。

圖3 光誘導半導體性能的提升

  經10 min原位紫外光照優化后，HCPB@PEDOT:PSS薄膜的電導率從原始1.21 S cm^-1躍升至60.64 S cm^-1，霍爾遷移率達12.95 cm² V^-1 s^-1，變溫電導測試證實其仍為典型的半導體輸運特性。

圖4 光聚集介導相工程轉變

  GIWAXS直觀展現了光照過程中PEDOT鏈的取向優化，π-π 堆積距離由3.68 ?逐步縮短至3.57 ?，(100)/(200) 晶面衍射信號顯著增強，主鏈由各向同性“Ring-like”堆積轉變為各向異性“edge-on”取向。原子力顯微鏡與導電AFM顯示，PEDOT相形成了連續貫通的導電網絡。借助光刻技術，該策略可實現空間選擇性相增強，在薄膜上精準制備二維碼、蝴蝶等微納圖案，為聚合物半導體的微區精準改性與柔性電路集成提供了通用手段。

圖5 高性能OLEDs應用

  優化后的HCPB@PEDOT:PSS薄膜可作為OLEDs器件的通用空穴注入層（HIL），研究者構筑了紅、綠、藍全彩OLEDs器件。UPS表征顯示，HOMO能級從- 5.29 eV上移至 -4.54 eV，與 ITO空穴注入勢壘降至0.18 eV，大幅降低界面電荷注入損耗。器件性能全面超越相同發光材料類器件：紅光器件啟亮電壓僅2.4 V，最高亮度達35,856 cd m^-2，外量子效率（EQE）為28.03%；綠光器件最高亮度突破 60,500 cd m^-2，EQE達28.91%；藍光器件EQE達8.17%，展現出優異的性能與產業化潛力。

  綜上所述，本工作利用光聚集分子實現了聚合物鏈有序性與相互聯的精準調控，顯著提升了PEDOT基半導體的電荷傳輸性能，并在全彩OLEDs器件中驗證了其作為高效空穴注入層的優勢，為高性能聚合物光電器件的設計與動態相調控提供了全新思路。

  本文第一作者為復旦大學高分子科學系博士生史育龍，先前碩士畢業于上海理工大學。

  原文鏈接：https://www.cell.com/matter/abstract/S2590-2385(26)00117-7