2013年度国家科学技术奖励大会在北京人民大会堂隆重举行。由南京邮电大学黄维院士团队领衔完成的“有机半导体的设计原理、高效制备与光电器件”成果获国家自然科学奖二等奖。该项成果属于半导体材料领域，推动了有机半导体理论的发展，构建了有机光电子学学科框架，为有机光电子学这一新兴交叉学科的形成与发展做出了富有开拓性、创新性和系统性的重要贡献，对实现有机半导体的高性能化与多功能化具有重要指导意义，使人类对有机半导体的研究从经验摸索上升到理性设计阶段。该项成果得到Nature Materials、Nature (Asia Materials)等的专题报道。

附获奖项目介绍：

国家自然科学奖二等奖：有机半导体的设计原理、高效制备与光电器件

项目主要完成人：黄维，赖文勇，解令海，范曲立，唐超

该项成果深入系统研究了有机半导体材料与器件的构效关系，阐述了有机半导体电子过程及其相互作用机制，提出并实验论证了有机半导体位阻功能化设计原理，形成了有机半导体高性能化和多功能化的新理论、新方法，发展出高效稳定有机蓝光器件、低阈值有机激光器件和新原理有机电存储器件等三种原理型器件。

该项成果发表SCI论文169篇，其中20篇核心论文被SCI正面他引1149次，8篇代表性论文被SCI正面他引358次，获授权发明专利5项。被国内外同行在包括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)等国际权威学术期刊的论文中重点评述和引用。

主要科学发现如下：

1.发现有机半导体空间位阻效应与形态和光学电学稳定性密切相关的影响规律，阐明了刚性分子链间的电子相互作用机制，提出利用空间位阻调控电子相互作用进而调控其凝聚态物理行为和光电性能的位阻功能化设计原理，研制出高效稳定、能带可调的p-n有机半导体。第一个聚合物发光半导体发明人、有机光电子学大师、剑桥大学教授AB Holmes在影响因子40.2的国际顶级期刊（Chemical Reviews, 2009, 109, 897）的一篇论文中，大篇幅引用第一完成人54篇论文，高度评价并系统评述了这一理论在有机半导体研究中的应用。

2.发现结构缺陷和激基缔合物是有机蓝光半导体及其器件稳定性差的起因，阐明了缺陷捕获电子、π-π电子相互作用形成激基缔合物产生长波长发光的机制；提出运用位阻功能化原理解决蓝光稳定性问题的策略，研制出性能优异的蓝光有机半导体，实现了低电压（3.5 V）、高亮度（19885 cd/m2）、高效率(3.08 cd/A)和高稳定性的单发光层蓝光器件，解决了有机蓝光器件稳定性差这一世界性难题，相关成果成为国际上通行的解决方案。有机光电子学权威、德国马普所Klaus Müllen教授高度评价这一成果，认为 “该材料设计大幅简化了器件构造和制作工艺，制得的非掺杂器件工艺简单、性能卓越，媲美于国际上最好的非掺杂甚至掺杂蓝光器件”（Chemical Reviews, 2011, 111, 7260）。进一步，在位阻功能化原理指导下，设计制备出一类多维化高纯度多臂结构有机纳米半导体，获得高效率、低阈值（Ethlaser ≈ 0.4 nJ/pulse, 1.3 µJ/cm2）的有机半导体激光，成果被Nature (Asia Materials)列为重要突破，以“Organic light emitters: Star quality”为题作了专题报道，指出该成果对实现有机电泵浦激光具有“特别重要的意义”。

3.发现堆积聚合物半导体电子过程随构象变化而变化的规律，提出了堆积聚合物半导体位阻功能化应用新策略，实现了基于聚合物半导体构象变化的非易失性闪存型电存储，成果被Nature Materials列为研究亮点作了专题评述（Nature Materials, 2008, 7, 267），开辟了有机半导体电存储研究的新方向。

作者：张前