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化學所在高效單組份有機發光場效應晶體管方面取得新進展
2019-09-12 | 编辑:liu | 【 】【打印】【關閉

    有機發光場效應晶體管(OLET)作爲一種同時兼具有機場效應晶體管(OFET)和有機發光二極管(OLED)兩種功能的有機光電器件,具有制備工藝簡單、集成度高、電流放大等優勢,被認爲是下一代變革性柔性顯示技術和實現有機電泵浦激光的理想途徑之一,其研究具有重要的科學簣D夹g意義。但是,因爲實現高性能OLET器件構築的材料體嚴重缺乏,所以造成OLET器件,特別是高性能單組份OLET器件的發展嚴重滯後,限制了相關應用領域的研究。

  高性能OLET器件的構築需要同時具有高遷移率和強熒光的活性半導體材料,但是高遷移率和強熒光是一對矛盾體,很難實現二者在同一材料體系中的有效集成。鑒于此,在中科院先導項目和國家自然科學基金委支持下,中科院化學所有機固體院重點實驗室科研人員近年來在高遷移率發光材料方面開展了研究,提出了蒽拓展並五苯類似物的光電一體化分子設計思想,發展了系列具有優異高遷移率和發光性能的有機半導體材料體系(Nat. Commun. 2015, 6, 10032; J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 17261, Adv. Mater. 2018, 30, 1801048, Nat. Commun. 2018, 9, 5418),爲進一步光電功能集成器件研究奠定了良好的材料基礎。

  最近,在前期研究的基礎上,科研人員利用課題組發展的高遷移率發光有機半導體材料,2,6-diphenylanthracene (DPA) 2,6-di(2-naphthyl) anthracene (dNaAnt)作为活性层构筑了单组分有機發光場效應晶體管。基于不对称器件结构和界面能级调控策略实现了OLET器件中高效平衡的雙極性注入和傳輸。研究表明,所構築DPA-dNaAnt-OLET器件均展現了穩定且較強的溝道發光特性,在柵壓調控下,其電子和空穴複合發光位置在p型溝道和n型溝道中均可得到很好的調控,證實其典型的雙極性發光特性。並且,所構築DPA-dNaAnt-OLET器件最大外量子效率(EQE)分別達到1.61%1.75%,爲目前報導的單組份OLET器件的最高值。同時,DPA-dNaAnt-OLET器件分別展現了高的發光亮度1210 cd m-23180 cd m-2 和大的電流密度 1.3 kA cm-28.4 kA cm-2。該研究結果表明,高遷移率發光材料在實現高效單組份OLET器件方面的重要应用,高遷移率發光材料的发展有望促进有機發光場效應晶體管器件及其相关领域研究的快速发展。相关研究工作近期发表在Adv. Mater. 2019, 1903175, DOI: 10.1002/adma.201903175上,第一作者是博士生 秦正生,通訊作者是董煥麗研究員、胡文平教授。

1 高遷移率發光材料DPAdNaAnt分子結構式、OLET器件示意圖和目前报导的单组份OLETEQE效率总结圖

 

 

 

有機固體實驗室

2019年9月12日

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