综述：材料界面工程：界面分子取向对有机电子器件的影响

《Advanced Functional Materials》：Materials Interface Engineering: Impact of Interfacial Molecular Orientation on Organic Electronic Devices

分子电子器件通过单个分子或组装体的特性超越传统固态系统，在微缩化、效率及功能多样性方面具有优势。其性能取决于界面分子取向和堆积结构调控，这直接影响电荷传输和能级对齐。分子取向指有机半导体相对于基底的定向排列（如面外、边对），堆积结构则涉及空间分布、结晶性和π-π堆积、氢键等相互作用。先进表征技术如扫描探针显微镜（SPM）、掠入射广角X射线散射（GIWAXS）和 Kelvin探针力显微镜（KPFM）揭示了结构与光电性能（光吸收、激子动力学、载流子迁移率）的关联。取向与堆积的协同作用通过界面功函数调制调控能级对齐和电荷传输。新兴计算工具如机器学习（ML）和多尺度模拟可预测分子构型以实现目标器件功能。但实际器件中均匀分子取向的构建和运行条件下的结构-性能关系仍存挑战，需整合实验表征、计算建模和合成创新。该综述强调跨学科方法对推进分子电子器件实用化与高性能化的重要性，平衡基础研究与规模化制备。

　　

摘要

基于分子的电子设备利用单个分子或分子的独特性质，在微型化、效率和功能多样性方面超越了传统的固态系统。它们的性能取决于对分子在界面处的取向和排列的控制，这些因素决定了电荷传输和能级对齐。分子取向指的是有机半导体相对于基底的方向性排列（例如，面朝上、边缘朝上），而排列则涉及空间排列、结晶度和相互作用（π–π堆叠、氢键）。扫描探针显微镜（SPM）、掠入射宽角X射线散射（GIWAXS）和开尔文探针力显微镜（KPFM）等先进技术揭示了这些结构特征，并建立了它们与光电性能（如光吸收、激子动力学和载流子迁移率）之间的关联。取向和排列之间的相互作用通过调节界面功函数来控制能级对齐和电荷传输。机器学习（ML）和多尺度模拟等新兴计算工具使得能够针对特定设备功能预测性地设计分子构型。然而，在实际设备架构中实现均匀的分子取向以及在操作条件下建立稳健的结构-性能关系仍然存在挑战。解决这些问题需要结合实验表征、计算建模和合成创新。本综述强调了采用多学科方法来推进分子电子学的发展，以实现实用的高性能应用，同时平衡基础研究和可扩展的制造技术。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。