有機(jī)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件（organic light-emitting transistor, OLET）是在同一器件中集成了有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管和有機(jī)發(fā)光二極管兩種器件功能的新型有機(jī)光電子集成器件，兼具場(chǎng)效應(yīng)晶體管的開(kāi)關(guān)與信號(hào)放大功能和二極管的發(fā)光顯示功能，是實(shí)現(xiàn)下一代變革性柔性顯示技術(shù)、有機(jī)電泵浦激光和新型光電子集成系統(tǒng)的理想器件基元，其研究具有重要的科學(xué)和技術(shù)意義。由于受到高遷移率發(fā)光核心材料體系和器件物理工藝等方面的限制，OLET器件領(lǐng)域的發(fā)展嚴(yán)重滯后，限制了其在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用。
近年來(lái)，在國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部和中國(guó)科學(xué)院的大力支持下，化學(xué)研究所有機(jī)固體實(shí)驗(yàn)室董煥麗課題組在OLET材料開(kāi)發(fā)及器件構(gòu)筑等方面開(kāi)展了深入研究，提出了創(chuàng)新性的分子設(shè)計(jì)思想，突破了高遷移率和強(qiáng)熒光難以集成的科學(xué)瓶頸，發(fā)展了系列高遷移率發(fā)光有機(jī)半導(dǎo)體材料（ Nat. Commun. 2015, 6, 10032; J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 17261; Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 9403; Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 14902），初步實(shí)現(xiàn)了高性能OLET器件的構(gòu)筑（ Adv. Mater. 2019, 31, 1903175; J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 6332; Nanoscale. 2020, 12, 18371等），并在近期兩篇綜述文章中對(duì)OLET器件領(lǐng)域的研究新方向、機(jī)遇和挑戰(zhàn)進(jìn)行了總結(jié)和評(píng)述（ Adv. Mater. 2021, DOI: 10.1002/adma.202100704; Adv. Mater. 2021, 33, 2007149）。
最近，該課題組與合作者通過(guò)對(duì)前期發(fā)展的高遷移率激光半導(dǎo)體材料2,7-二苯基芴分子（LD-1）的組裝行為進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)控和優(yōu)化發(fā)現(xiàn)，在合適的組裝條件下（包括溶液法和物理氣相傳輸法），可以獲得一種具有結(jié)晶誘導(dǎo)熒光增強(qiáng)的高質(zhì)量微納米線LD-1晶體，其熒光量子產(chǎn)率高達(dá)80%，同時(shí)該晶體還展現(xiàn)了良好的載流子傳輸特性（0.08 cm2 V-1 s-1）和特征的法布里珀羅（FP）諧振腔的激光特性（閾值為86 μJ cm-2、品質(zhì)因子為2400）。基于該微納米線晶體優(yōu)異的光電綜合性能，他們進(jìn)一步以LD-1微納線晶體作為OLET活性層，通過(guò)采用高功涵的金/三氧化鉬作為空穴注入層和低功涵的鋁/碳酸銫作為電子注入層構(gòu)筑了單根LD-1微納米線的不對(duì)稱OLET器件。在源漏電壓和柵壓的驅(qū)動(dòng)下，空穴和電子分別從器件的高低功函兩個(gè)電極進(jìn)行注入和傳輸，并在LD-1微納米線中進(jìn)行復(fù)合發(fā)光，其電致發(fā)光光譜的發(fā)射峰為421 nm，為深藍(lán)色發(fā)光，色坐標(biāo)為（0.18 0.09），與光致發(fā)光光譜具有很好的吻合（圖1）。
圖1 LD-1微納米線晶體的調(diào)控制備及其在OLET器件中的應(yīng)用研究。
該研究工作為新型高遷移率強(qiáng)熒光有機(jī)激光半導(dǎo)體材料的研究提供了新思路，為有機(jī)電泵浦激光及其它小型化光電子集成器件研究打下了很好的基礎(chǔ)。相關(guān)研究工作發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 20274-20279上，并被選為very important paper。該工作的第一作者是博士研究生劉單，通訊作者是董煥麗研究員。
