中科院化學(xué)所在高效單組份有機發(fā)光場效應(yīng)晶體管方面取得進(jìn)展
有機發(fā)光場效應(yīng)晶體管(OLET)作為一種同時兼具有機場效應(yīng)晶體管(OFET)和有機發(fā)光二極管(OLED)兩種功能的有機光電器件,具有制備工藝簡單、集成度高、電流放大等優(yōu)勢,被認(rèn)為是下一代變革性柔性顯示技術(shù)和實現(xiàn)有機電泵浦激光的理想途徑之一,其研究具有重要的科學(xué)和技術(shù)意義。但是,因為實現(xiàn)高性能OLET器件構(gòu)筑的材料體嚴(yán)重缺乏,所以造成OLET器件,特別是高性能單組份OLET器件的發(fā)展嚴(yán)重滯后,限制了相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的研究。
高性能OLET器件的構(gòu)筑需要同時具有高遷移率和強熒光的活性半導(dǎo)體材料,但是高遷移率和強熒光是一對矛盾體,很難實現(xiàn)二者在同一材料體系中的有效集成。鑒于此,在中國科學(xué)院先導(dǎo)項目和國家自然科學(xué)基金委支持下,中科院化學(xué)研究所有機固體重點實驗室科研人員近年來在高遷移率發(fā)光材料方面開展了研究,提出了“蒽拓展并五苯類似物”的光電一體化分子設(shè)計思想,發(fā)展了系列具有優(yōu)異高遷移率和發(fā)光性能的有機半導(dǎo)體材料體系(Nat. Commun. 2015, 6, 10032; J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 17261, Adv. Mater. 2018, 30, 1801048, Nat. Commun. 2018, 9, 5418),為進(jìn)一步光電功能集成器件研究奠定了良好的材料基礎(chǔ)。 最近,在前期研究的基礎(chǔ)上,科研人員利用課題組發(fā)展的高遷移率發(fā)光有機半導(dǎo)體材料2,6-diphenylanthracene (DPA)和2,6-di(2-naphthyl) anthracene (dNaAnt)作為活性層構(gòu)筑了單組分有機發(fā)光場效應(yīng)晶體管;诓粚ΨQ器件結(jié)構(gòu)和界面能級調(diào)控策略實現(xiàn)了OLET器件中高效平衡的雙極性注入和傳輸。研究表明,所構(gòu)筑DPA-和dNaAnt-OLET器件均展現(xiàn)了穩(wěn)定且較強的溝道發(fā)光特性,在柵壓調(diào)控下,其電子和空穴復(fù)合發(fā)光位置在p型溝道和n型溝道中均可得到很好的調(diào)控,證實其典型的雙極性發(fā)光特性。并且,所構(gòu)筑DPA-和dNaAnt-OLET器件最大外量子效率(EQE)分別達(dá)到1.61%和1.75%,為目前報道的單組份OLET器件的最高值。同時,DPA-和dNaAnt-OLET器件分別展現(xiàn)了高的發(fā)光亮度(1210 cd m-2和3180 cd m-2)和大的電流密度(1.3 kA cm-2和8.4 kA cm-2)。該研究結(jié)果表明,高遷移率發(fā)光材料在實現(xiàn)高效單組份OLET器件方面的重要應(yīng)用,高遷移率發(fā)光材料的發(fā)展有望促進(jìn)有機發(fā)光場效應(yīng)晶體管器件及其相關(guān)領(lǐng)域研究的快速發(fā)展。相關(guān)研究工作近期發(fā)表在《先進(jìn)材料》(Adv. Mater. 2019, 1903175, DOI: 10.1002/adma.201903175)上,第一作者是博士生秦正生,通訊作者是董煥麗、胡文平。 高遷移率發(fā)光材料DPA和dNaAnt分子結(jié)構(gòu)式、OLET器件示意圖和目前報道的單組份OLET的EQE效率總結(jié)圖 論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201903175 關(guān)鍵詞: 光場效應(yīng)晶體管
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