有機(jī)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(jī)場效應(yīng)晶體管（OFET）和有機(jī)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(jī)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。
近年來，中國科學(xué)院化學(xué)研究所有機(jī)固體實(shí)驗(yàn)室董煥麗課題組在OLET核心高遷移率發(fā)光有機(jī)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）方面取得了進(jìn)展。
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，科研人員針對傳統(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)致的開口率低等問題，提出了新型平面型面光源出射OLET器件結(jié)構(gòu)（CTB-OLET）。在該器件結(jié)構(gòu)中，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重要作用。仿真模擬表明，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(jìn)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(jì)劈裂電極器件結(jié)構(gòu)得到了很好的證實(shí)。基于這種器件結(jié)構(gòu)，研究引入合適的發(fā)光層，制備出RGB三基色的平面型面光源OLET顯示器件基元，其表現(xiàn)出良好的柵極調(diào)控能力（開關(guān)比>10?）及不受柵壓影響的面光源發(fā)光形態(tài)。
一種新型平面型面光源OLET顯示器件基元
進(jìn)一步源于該器件結(jié)構(gòu)的靈活設(shè)計(jì)性，研究制備了基于U形漏電極的大開口率OLET顯示器件（在考慮到實(shí)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(dú)特的電壓驅(qū)動顯示器件，其易實(shí)現(xiàn)飽和工作區(qū)，因而表現(xiàn)出獨(dú)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(dú)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)出良好的應(yīng)用前景。
近日，相關(guān)研究成果發(fā)表在Advanced Materials上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委、科技部和中科院的支持。
延伸閱讀：
《AR/VR/MR光學(xué)元件和顯示器-2020版》
《MicroLED顯示技術(shù)、市場及機(jī)遇-2021版》
