大面积有机半导体单晶薄膜及器件集成
课题一：二维结晶分子设计理论
针对二维结晶缺乏理性分子设计的困难，阐明了表面能是导致的二维结晶热力学不利的根源，提出了基于表面能的理性分子设计策略，摆脱了试错型分子设计的困境，合成了二维结晶新分子。
课题二：普适的界面结晶新方法
针对现有结晶方法难以将结晶维度限制在二维、不能制备大面积有机半导体单晶的困难，发明了界面结晶的新方法。通过表面活性剂浓度控制溶液铺展程度，将结晶过程限制在气液界面，基于动力学调控实现精准二维结晶。发现了界面结晶过程中融合结晶的非经典机制，颠覆了传统的成核-结晶过程认知，获得了无分子台阶的二维单晶。基于普适的界面结晶新方法制备了晶圆尺寸的二维有机半导体单晶。
课题三：高迁移率、高一致性器件阵列
针对有机半导体本征缺陷态密度高、传输效率低的困难，开发了高效无损的表面掺杂策略，解决了有机半导体掺杂效率低、掺杂稳定性差的难题。对现有综合物性测量系统（PPMS）改装，在国际上较早使用深能级瞬态谱（DLTS）定量研究有机半导体的陷阱态能级，发现当陷阱带边能量低于热电压时可观察到“无缺陷”纯声子散射，实现室温类带状传输。基于大面积有机半导体单晶和表面掺杂策略得到了具有高迁移率和高一致性的器件阵列，并成功应用于温/压传感器，实现锂电池电池包级别温/压实时动态监控。
