化學(xué)所在高效單組份有機(jī)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管方面取得進(jìn)展
?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(bào)道的單組份OLET的EQE效率總結(jié)圖
● ● ●
有機(jī)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管(OLET)作為一種同時(shí)兼具有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(OFET)和有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)兩種功能的有機(jī)光電器件，具有制備工藝簡(jiǎn)單、集成度高、電流放大等優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是下一代變革性柔性顯示技術(shù)和實(shí)現(xiàn)有機(jī)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?yàn)閷?shí)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(shí)具有高遷移率和強(qiáng)熒光的活性半導(dǎo)體材料，但是高遷移率和強(qiáng)熒光是一對(duì)矛盾體，很難實(shí)現(xiàn)二者在同一材料體系中的有效集成。鑒于此，在中國(guó)科學(xué)院先導(dǎo)項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金委支持下，中科院化學(xué)研究所有機(jī)固體重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研人員近年來(lái)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(jì)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(jī)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(jī)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(jī)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管。基于不對(duì)稱器件結(jié)構(gòu)和界面能級(jí)調(diào)控策略實(shí)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(qiáng)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(shí)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(bào)道的單組份OLET器件的最高值。同時(shí)，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(shí)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(jī)發(fā)光場(chǎng)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。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201903175
注：本文轉(zhuǎn)載自中國(guó)科學(xué)院。
