化學所在高效單組份有機發(fā)光場效應晶體管方面取得進展
?高遷移率發(fā)光材料DPA和dNaAnt分子結構式、OLET器件示意圖和目前報道的單組份OLET的EQE效率總結圖
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有機發(fā)光場效應晶體管(OLET)作為一種同時兼具有機場效應晶體管(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，被認為是下一代變革性柔性顯示技術和實現(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和技術意義。但是，因為實現(xiàn)高性能OLET器件構筑的材料體嚴重缺乏，所以造成OLET器件，特別是高性能單組份OLET器件的發(fā)展嚴重滯后，限制了相關應用領域的研究。
高性能OLET器件的構筑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(xiàn)二者在同一材料體系中的有效集成。鑒于此，在中國科學院先導項目和國家自然科學基金委支持下，中科院化學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(fā)展的高遷移率發(fā)光有機半導體材料2,6-diphenylanthracene (DPA)和2,6-di(2-naphthyl) anthracene (dNaAnt)作為活性層構筑了單組分有機發(fā)光場效應晶體管?；诓粚ΨQ器件結構和界面能級調控策略實現(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，在柵壓調控下，其電子和空穴復合發(fā)光位置在p型溝道和n型溝道中均可得到很好的調控，證實其典型的雙極性發(fā)光特性。并且，所構筑DPA-和dNaAnt-OLET器件最大外量子效率（EQE）分別達到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器件方面的重要應用，高遷移率發(fā)光材料的發(fā)展有望促進有機發(fā)光場效應晶體管器件及其相關領域研究的快速發(fā)展。相關研究工作近期發(fā)表在《先進材料》（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：本文轉載自中國科學院。
