聚合物半导体在柔性光电子器件中具有重要应用价值，但其电荷传输性能受限于纳米尺度导电畴的无序分布与不可控的相分离。传统改性方法难以实现动态、时空分辨的相结构调控，制约了高迁移率聚合物基功能材料与高效光电器件的发展。因此，发展温和、精准的相工程策略，对提升聚合物半导体传输特性并拓展其在显示、传感等领域的应用至关重要。

  针对上述问题，上海理工大学岳兵兵、复旦大学朱亮亮和瑞典林雪平大学Glib V. Baryshnikov等合作，提出光聚集介导相工程策略，利用以多硫芳烃为母核的光聚集分子，其能够在365 nm的温和紫外激发下可控聚集，并协同诱导PEDOT:PSS中PEDOT组分发生相重构，将孤立导电畴连接为连续高效的电荷传输网络，显著提升聚合物半导体的迁移率与稳定性，并将其作为通用的空穴注入层，实现高性能全彩 OLEDs构筑。

  2026年3月27日，该工作以“Photoaggregator-mediated phase engineering for high-performance polymer semiconductors and OLEDs”为题发表在《Matter》上。

图1 多硫芳烃分子（HCPB）化学结构与光响应相工程过程示意图

图2 多硫芳烃分子的引入

  该策略利用HCPB在的超分子作用位点，通过引入静电相互作用打破 PEDOT与 PSS 间的静电束缚，促使PEDOT链从卷曲向伸展构象转变，强化分子间π-π 堆积与结晶性。

图3 光诱导半导体性能的提升

  经10 min原位紫外光照优化后，HCPB@PEDOT:PSS薄膜的电导率从原始1.21 S cm^-1跃升至60.64 S cm^-1，霍尔迁移率达12.95 cm² V^-1 s^-1，变温电导测试证实其仍为典型的半导体输运特性。

图4 光聚集介导相工程转变

  GIWAXS直观展现了光照过程中PEDOT链的取向优化，π-π 堆积距离由3.68 ?逐步缩短至3.57 ?，(100)/(200) 晶面衍射信号显著增强，主链由各向同性“Ring-like”堆积转变为各向异性“edge-on”取向。原子力显微镜与导电AFM显示，PEDOT相形成了连续贯通的导电网络。借助光刻技术，该策略可实现空间选择性相增强，在薄膜上精准制备二维码、蝴蝶等微纳图案，为聚合物半导体的微区精准改性与柔性电路集成提供了通用手段。

图5 高性能OLEDs应用

  优化后的HCPB@PEDOT:PSS薄膜可作为OLEDs器件的通用空穴注入层（HIL），研究者构筑了红、绿、蓝全彩OLEDs器件。UPS表征显示，HOMO能级从- 5.29 eV上移至 -4.54 eV，与 ITO空穴注入势垒降至0.18 eV，大幅降低界面电荷注入损耗。器件性能全面超越相同发光材料类器件：红光器件启亮电压仅2.4 V，最高亮度达35,856 cd m^-2，外量子效率（EQE）为28.03%；绿光器件最高亮度突破 60,500 cd m^-2，EQE达28.91%；蓝光器件EQE达8.17%，展现出优异的性能与产业化潜力。

  综上所述，本工作利用光聚集分子实现了聚合物链有序性与相互联的精准调控，显著提升了PEDOT基半导体的电荷传输性能，并在全彩OLEDs器件中验证了其作为高效空穴注入层的优势，为高性能聚合物光电器件的设计与动态相调控提供了全新思路。

  本文第一作者为复旦大学高分子科学系博士生史育龙，先前硕士毕业于上海理工大学。

  原文链接：https://www.cell.com/matter/abstract/S2590-2385(26)00117-7