有機發(fā)光場效應(yīng)晶體管（OLET）作為一類光電子集成器件，在同一器件中集成了有機場效應(yīng)晶體管（OFET）和有機發(fā)光二級管（OLED）兩種器件功能，具有集成度高、集成工藝更簡單等優(yōu)勢，在新型柔性顯示和有機電泵浦激光等領(lǐng)域研究具有重要的科學(xué)和技術(shù)意義。

 

在國家自然科學(xué)基金委、科技部和中國科學(xué)院的大力支持下，化學(xué)研究所有機固體實驗室董煥麗課題組近年來在OLET核心高遷移率發(fā)光有機半導(dǎo)體材料的制備（Nat. Commun. 2015, 6, 100032; J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 17261;J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 6332;Angew. Chem. Int. Ed. 2021. 60, 14902）和OLET器件構(gòu)筑（Adv. Mater. 2019, 31, 1903175; Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 20274; Adv. Mater. 2021, 2007149; Adv. Mater. 2021, 2100704）方面開展了相關(guān)研究，取得了顯著成果。

 

近期，面向形態(tài)化、低成本和易于定制化等多元化顯示應(yīng)用的需求，他們針對傳統(tǒng)垂直O(jiān)LET器件工藝復(fù)雜、且穩(wěn)定性差和平面OLET器件線狀發(fā)光形態(tài)導(dǎo)致的開口率低等方面的問題，提出了一種新型平面型面光源出射OLET器件結(jié)構(gòu)（CTB-OLET，圖1）。在該器件結(jié)構(gòu)中，通過在發(fā)光單元和傳輸層之間引入一層電荷調(diào)控緩沖層（charge transport buffer layer, CTB layer），有效調(diào)控了漏極發(fā)光層下的電流分布，對于面光源出射起到了至關(guān)重要的作用。仿真模擬表明，通過在平面型OFET器件中引入CTB電荷傳輸層，改變了傳統(tǒng)平面OFET器件中的橫向電場分布，進而提升了漏電極下的電荷分布均勻性，這一現(xiàn)象通過設(shè)計劈裂電極器件結(jié)構(gòu)得到了很好的證實。基于這種器件結(jié)構(gòu)，他們通過引入合適的發(fā)光層，成功制備了RGB三基色的平面型面光源OLET顯示器件基元，表現(xiàn)了良好的柵極調(diào)控能力（開關(guān)比>106）以及不受柵壓影響的面光源發(fā)光形態(tài)。進一步源于該器件結(jié)構(gòu)的靈活設(shè)計性，他們制備了基于U形漏電極的大開口率OLET顯示器件（在考慮到實際像素中配套線路和開關(guān)晶體管等必要元器件所占面積情況下，其開口率仍可>80%）。同時，作為一種獨特的電壓驅(qū)動顯示器件，其很容易實現(xiàn)飽和工作區(qū)，因此表現(xiàn)出獨立于源漏電壓的良好穩(wěn)定性。這種大開口率、平面集成的OLET顯示器件具有低溫加工、輕柔性以及與OLED工藝兼容等方面的獨特優(yōu)勢，在下一代低成本、高分辨率柔性顯示及可視化可穿戴電子器件等領(lǐng)域展現(xiàn)了重要的應(yīng)用前景。該研究成果近日發(fā)表在Adv. Mater. 2021, 2108795上，文章的第一作者是博士生高海闊、苗扎根，通訊作者是董煥麗研究員。