综述

1 非D18体系有机太阳能电池效率提升的关键策略

有机太阳能电池（OSCs）作为一种具有广阔应用前景的清洁能源技术，因其轻便、低成本、可溶液加工以及环保等独特优势，近年来在可再生能源领域引起了广泛关注。随着非富勒烯受体（NFAs）的快速发展，单结OSCs的能量转换效率（PCE）已取得显著突破，成功迈入20%的时代。聚合物给体D18及其衍生物因其优异的分子平面性、强烈的π-π堆积作用以及宽广的光吸收范围，已成为突破20%效率器件领域的核心材料。然而，D18类材料也存在一定的局限性。其刚性分子骨架导致加工窗口较窄，能级调控的空间有限，且合成工艺较为复杂，这些因素限制了材料多样性的扩展以及大面积制备的潜力。此外，领域内对单一高效给体体系的过度依赖，不仅限制了材料结构的多样化发展，也阻碍了器件长期稳定性的进一步突破。因此，开发性能优异的非D18给体体系，并探索适用于该体系的效率提升策略，对于推动有机光伏技术的多元化发展及商业化进程具有至关重要的意义。

近日，中南大学阳军亮教授课题组发表综述文章，系统总结了基于非D18给体的单结OSCs在突破20%效率方面的最新进展，并深入探讨了实现这一里程碑的关键策略。文章指出，非D18体系的效率突破主要得益于分子设计、活性层形貌优化及界面工程的协同作用。在分子设计层面，研究者通过侧链工程、端基调控及构筑单元优化等合成策略，有效克服了传统给体骨架刚性大、能级调控受限的不足，实现了光吸收范围的拓宽与分子堆积的优化，从而促进激子解离并降低能量损失。在活性层形貌调控方面，三元共混策略与新型添加剂工程发挥了重要作用；特别是借助挥发性/非挥发性固体添加剂与绿色溶剂加工技术的协同作用，有效优化了给受体的结晶动力学过程，构建了理想的纳米尺度相分离形貌，在保证高效电荷传输的同时显著抑制了复合损失。此外，为了匹配非D18体系的光物理性质与能级排布，界面调控策略尤为关键。通过采用自组装单分子层（SAMs）及高性能电子传输材料（如PDI/NDI衍生物），不仅优化了电极功函数与能级排列，还改善了界面接触质量，显著提升了电荷提取效率并增强了器件的长期稳定性。

文章最后展望了非D18体系的未来发展，强调在持续推高效率的同时，必须攻克大面积组件制备与环境热稳定性这两大难题，这对推进有机太阳能电池的商业化进程具有重要意义。

该文章以题为“Non-D18-based organic solar cells: strategies and insights toward the efficiency ≥ 20%”发表在Journal of Semiconductors上。

文章信息：

Non-D18-based organic solar cells: strategies and insights toward the efficiency ≥ 20%

Fang Yang, Erming Feng, Chujun Zhang, Jianhui Chang, Hengyue Li, Fangyang Liu, Yingping Zou, Junliang Yang

J. Semicond. 2026, 47(2): 021801 doi: 10.1088/1674-4926/25080035

Full Text 

   研究论文

2 利用SiO₂钝化技术实现高均匀性与高可靠性氧化铟锡薄膜晶体管

非晶氧化物半导体薄膜晶体管（thin film transistor，TFT）因其高迁移率、高透明度和低温工艺兼容性，在新型显示与柔性电子领域展现出巨大潜力。凭借优异的导电性、可见光波段的高透射率以及红外波段的高反射率等特性，氧化铟锡（ITO）目前通常作为透明电极应用于太阳能电池以及显示面板行业；由于量子约束效应（quantum confinement effect），超薄ITO（通常< 10 nm）因呈现出半导体特性而用作有源层，展示出宽禁带（~3.5—4.2 eV）与高电子迁移率（>30 cm²/(V·s)）等优势。然而，其纳米级厚度也导致ITO有源层表面与环境氛围中的氧气和水汽的相互作用加剧，使得ITO TFT在正偏压应力（positive bias stress）下易发生显著的阈值电压漂移和性能退化，这严重制约了其在大面积阵列中的均匀性与长期可靠性，是产业化面临的核心挑战。

近日，东南大学孙伟锋教授、吴汪然副教授课题组通过一项与大面积生产兼容的等离子体增强化学气相沉积（PECVD）工艺，成功实现了对ITO TFT的高效SiO₂钝化。该研究创新性地在SiO₂钝化前引入了N₂O等离子体预处理步骤，旨在钝化ITO沟道表面的悬挂键与缺陷，以隔绝后续PECVD工艺中反应物（如SiH₄释放的氢）对超薄ITO薄膜的潜在影响。研究系统制备了沟道厚度分别为4、5、6 nm的器件，并对比了钝化前后的电学性能、均匀性及不同应力条件（PBS、NBS、NBTS等）下的可靠性表现。

综合而言，通道厚度为6 nm且经SiO₂钝化的ITO TFT展现了最佳的综合性能：高迁移率（~45 cm²/(V·s)）、优异的均匀性、以及在PBS与NBTS下极低的性能衰减。这项工作不仅首次论证了PECVD SiO₂钝化在超薄ITO TFT上的可行性与优越性，还通过详尽的可靠性测试与机理分析，为高性能、高可靠性氧化物半导体器件的设计与大规模制造提供了关键工艺方案与理论依据。

图1. (a) 未钝化与钝化ITO薄膜晶体管（ITO厚度为6 nm）在3 V、1000 s的栅应力测试下的转移特性曲线。(b) 具有不同ITO厚度的钝化与未钝化器件在PBS测试中的阈值电压变化量。(c) 具有不同ITO厚度的ITO薄膜晶体管的能带结构示意图。PBS测试中 (d) 未钝化与 (e) 钝化后的ITO薄膜晶体管的电子作用机制对比。

图2. (a) PBS前后ITO薄膜晶体管的能带图和 (b) 浅能级的放大视图。

该文章作为封面文章，以题为“Demonstration of InSnO thin-film transistors with superior uniformity and reliability utilizing SiO₂ passivation”发表在Journal of Semiconductors上。

文章信息：

Demonstration of InSnO thin-film transistors with superior uniformity and reliability utilizing SiO₂ passivation

Tingrui Huang, Jie Cao, Zuoxu Yu, Yuzhen Zhang, Wenting Xu, Xifeng Li, Cong Peng, Weifeng Sun, Guangan Yang, Wangran Wu

J. Semicond. 2026, 47(2): 022101  doi: 10.1088/1674-4926/25050023

Full Text 

3 氟等离子体与电热退火协同调控Ni/β-Ga₂O₃肖特基接触界面性能

β-Ga₂O₃因其超宽禁带（4.7—4.9 eV）、高临界击穿场强（8 MV/cm）和优异的巴利加优值（~3400），被视为下一代功率器件的理想材料。然而，肖特基接触界面存在的氧空位和表面态严重限制了器件的性能与可靠性。尤其是经历工艺线上的刻蚀步骤后，如制作SiNx场板图形时，氟基等离子体刻蚀工艺会引入氟元素并加剧界面缺陷，这无疑会导致肖特基界面恶化，引起势垒高度降低、漏电流增大。因此深入研究氟等离子体对肖特基界面的影响，并结合有效的手段解决氟离子的影响甚至提升器件的性能至关重要。

电子科技大学周琦教授联合武汉大学张召富教授，通过实验与第一性原理计算相结合的方法，系统研究了氟等离子体处理与电热退火（ETA）对Ni/β-Ga₂O₃肖特基接触界面性能的协同调控机制。本研究对比了三种Ni/β-Ga₂O₃肖特基界面：无特殊处理样品（Sample 1）、氟等离子体处理样品（Sample 2）、以及氟等离子体处理后进行电热退火（ETA）的样品（Sample 3）。通过X射线光电子能谱（XPS）和第一性原理计算，证实了氟等离子体处理会引入氧空位（V_O）和氟替代氧（F_O）缺陷，导致肖特基势垒高度从1.11 eV降至0.67 eV。而后续ETA处理产生的高温过程通过晶格重组和缺陷钝化，修复了V_O，使势垒高度恢复至1.07 eV。电学测试表明，经过协同处理的Sample 3表现出最低的比导通电阻（5.89 mΩ·cm²）和最优的反向阻断特性。频率依赖的电导测试进一步显示，其界面态密度从Sample 2的(4.19–23.0) × 10¹¹ cm^-2·eV^-1显著降低至(0.46–2.09) × 10¹¹ cm^-2·eV^-1，甚至略低于未处理的Sample 1，表明界面质量得到明显改善。

本研究通过氟等离子体与电热退火的协同处理，实现了对Ni/β-Ga₂O₃肖特基接触界面性能的有效调控。结合XPS、电学测试与第一性原理计算，明确了氟离子引入与氧空位对势垒高度的降低机制，以及ETA处理对缺陷的修复作用。该工作不仅深化了对β-Ga₂O₃界面物理的理解，也为未来高性能、高可靠性氧化镓功率器件的工业化制备提供了重要的工艺指导与理论支撑，有望推动β-Ga₂O₃基功率器件在高效电能转换、高压电力系统及极端环境电子等领域的实际应用。

该文章以题为“Impact of fluorine plasma and electrothermal annealing on the interfacial properties at Ni/β-Ga₂O₃ Schottky contacts”发表在Journal of Semiconductors上。

文章信息：

Impact of fluorine plasma and electrothermal annealing on the interfacial properties at Ni/β-Ga₂O₃ Schottky contacts

Full Text