有機發光場效應晶體管器件（organic light-emitting transistor, OLET）是在同一器件中集成了有機場效應晶體管和有機發光二極管兩種器件功能的新型有機光電子集成器件，兼具場效應晶體管的開關與信號放大功能和二極管的發光顯示功能，是實現下一代變革性柔性顯示技術、有機電泵浦激光和新型光電子集成系統的理想器件基元，其研究具有重要的科學和技術意義。由于受到高遷移率發光核心材料體系和器件物理工藝等方面的限制，OLET器件領域的發展嚴重滯后，限制了其在相關領域的應用。
近年來，在國家自然科學基金委、科技部和中國科學院的大力支持下，化學研究所有機固體實驗室董煥麗課題組在OLET材料開發及器件構筑等方面開展了深入研究，提出了創新性的分子設計思想，突破了高遷移率和強熒光難以集成的科學瓶頸，發展了系列高遷移率發光有機半導體材料（ 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），初步實現了高性能OLET器件的構筑（ 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OLET器件領域的研究新方向、機遇和挑戰進行了總結和評述（ 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對前期發展的高遷移率激光半導體材料2,7-二苯基芴分子（LD-1）的組裝行為進行系統調控和優化發現，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晶誘導熒光增強的高質量微納米線LD-1晶體，其熒光量子產率高達80%，同時該晶體還展現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、品質因子為2400）。基于該微納米線晶體優異的光電綜合性能，他們進一步以LD-1微納線晶體作為OLET活性層，通過采用高功涵的金/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筑了單根LD-1微納米線的不對稱OLET器件。在源漏電壓和柵壓的驅動下，空穴和電子分別從器件的高低功函兩個電極進行注入和傳輸，并在LD-1微納米線中進行復合發光，其電致發光光譜的發射峰為421 nm，為深藍色發光，色坐標為（0.18 0.09），與光致發光光譜具有很好的吻合（圖1）。
圖1 LD-1微納米線晶體的調控制備及其在OLET器件中的應用研究。
該研究工作為新型高遷移率強熒光有機激光半導體材料的研究提供了新思路，為有機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。相關研究工作發表在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。
