近日，大湾区大学物质科学学院孙辰团队在有机半导体光物理领域取得重要研究进展，相关成果以“Ultralong-range exciton transport in submillimeter-scale spherulite film of π-conjugated polymers”为题合作发表在国际权威期刊《Nature Communications》。

       有机半导体材料因其低成本、可溶液加工和柔性等优势，在显示与光电器件中具有广阔应用前景。然而，其性能长期受限于激子扩散长度短（通常小于20 nm）的问题，这主要源于材料内部无序结构和缺陷态对激子的俘获与非辐射复合。围绕这一关键科学问题，研究团队提出通过构建长程有序结构来提升激子输运能力的新策略。

       研究团队通过溶剂蒸汽退火（SVA）方法，在π共轭聚合物薄膜中构筑了大面积亚毫米尺度球晶结构。该结构具有高度有序的分级排列与优异链取向，有效降低缺陷密度，形成更加均匀的激子能量景观。实验表明，激子扩散长度平均约186 nm，最大可达396 nm，扩散系数最高达到0.63 cm²/s，显著优于传统无序聚合物薄膜体系，突破了溶液加工聚合物中激子输运受限的瓶颈。

       进一步结合超快光谱与瞬态光致发光显微成像（TPLM）技术，研究系统揭示了“结构有序—激子动力学—光电性能”的内在关联。高度有序结构能够显著降低陷阱态密度，抑制非辐射复合，使光致发光量子效率由约30%提升至约40%，同时延长激子寿命并增强扩散能力。此外，球晶结构表现出明显的光学各向异性，有利于激子沿特定方向高效传输。

       基于该结构构筑的聚合物发光二极管（PLED）表现出优异性能：最大亮度提升至4897 cd·m⁻²，外量子效率显著提高，发射光谱更窄、色纯度更高，并可在低电流密度下实现高亮度输出。该研究表明，通过构建长程有序分级结构可有效调控激子行为，为高性能有机发光器件及相关光电子器件的发展提供了新的材料设计思路。

       本研究由大湾区大学物质科学学院孙辰团队联合多家单位共同完成。孙辰为论文共同通讯作者之一。该工作得到了广东省基础与应用基础研究基金等项目的支持。

       孙辰课题组现面向海内外长期招聘博士后、科研助理及研究生（含博士、硕士），研究方向包括但不限于：有机半导体激子动力学、超快光谱技术、有机激光与发光器件等。 （邮箱：sunchen@gbu.edu.cn）