【摘要】：有機發(fā)光場效應晶體管(organic light-emitting field-effect transistors,OLEFETs)是一類結合了有機場效應晶體管開關功能和有機發(fā)光二極管發(fā)光功能的新型有機光電子器件,在平板顯示、集成光電子以及電泵浦有機激光領域具有重要的應用前景。盡管OLEFET具有功能集成,高電流密度,低激子損耗等優(yōu)勢,但其對材料載流子遷移率、熒光量子效率和能級匹配等要求嚴格,使得當前器件普遍存在載流子注入和傳輸不平衡,激子的產(chǎn)生效率低,器件發(fā)光強度弱,效率低等問題。本論文從改善載流子傳輸特性、提升激子利用率、發(fā)展新型發(fā)光材料三方面出發(fā),通過在器件中引入電荷產(chǎn)生層與電子注入層,改善載流子的傳輸特性,提升激子的形成幾率。同時通過采用熱活化延遲熒光材料,提升三重態(tài)激子的利用率,使得器件的發(fā)光強度和效率得到大幅的提升。本論文主要研究內容以及結論如下:(1)基于MoO_x電荷產(chǎn)生層的高效OLEFET的制備。通過在載流子傳輸層Pentacene與發(fā)光層之間引入MoO_x電荷產(chǎn)生層,利用Pentacene與MoO_x之間的電荷轉移提供額外的載流子,提升空穴的遷移率以及濃度。同時引入電子注入層TPBI,降低了漏極電子的注入勢壘,改善了發(fā)光層中電子和空穴的注入平衡,增大了激子的形成幾率,增強了OLEFET器件的發(fā)光。器件的空穴遷移率達到0.58 cm~2V~(-1)s~(-1),開關比為10~2,亮度238 cdm~(-2),外量子效率(EQE)為0.16%。在此基礎上通過對柵極尺寸的調控,實現(xiàn)了尺寸為25/50/100/200/400μm的像素單元。(2)基于有機異質結電荷產(chǎn)生層的高效OLEFET的制備。利用NPB與HAT-CN構成的異質結作為電荷產(chǎn)生層,意在提升器件載流子傳輸能力的同時降低空穴傳輸層與發(fā)光層之間的勢壘。分別研究了NPB/HAT-CN(pnJ)與HAT-CN/NPB(npJ)兩種異質結對器件的光學和電學性能的影響。得益于npJ在源極底部HAT-CN與Pentacene之間的電荷轉移,器件的遷移率得到大幅的提升。同時在漏極底部HAT-CN與NPB之間的電荷轉移促進了空穴從Pentacene進入到發(fā)光層,因此npJ器件獲得了較高的EQE。而pnJ OLEFET的器件中HAT-CN與NPB在源極底部的電荷轉移使得器件具有更優(yōu)的載流子傳輸能力。綜合兩者的優(yōu)點,我們制備了基于HAT-CN/NPB/HAT-CN雙異質結的OLEFET,其亮度達到8350 cdm~(-2),效率為4.7%,遷移率為0.66 cm~2V~(-1)s~(-1),開關比為10~5。在此基礎上,制備了基于Alq_3:DCJTI和Bepp_2:BCz VBi為發(fā)光層的高效紅光和藍光OLEFET,實現(xiàn)了OLEFET色彩的多樣性。(3)高效激基復合物熱活化延遲熒光(TADF)OLEFET的制備。首次采用激基復合物熱活化延遲熒光材料作為OLEFET的發(fā)光層,提升器件電致激發(fā)下三重態(tài)激子利用率。制備了以TCTA:B3PYMPM和m-MTDATA:OXD-7兩種激基復合物OLEFET,揭示了勢壘是影響器件光電性能的重要因素。得益于三重態(tài)激子的有效利用,傳輸層與發(fā)光層受體之間小的勢壘以及發(fā)光層中平衡的載流子傳輸,以m-MTDATA:OXD-7(1:1摩爾比)為發(fā)光層的OLEFET的亮度達到1890cdm~(-2),EQE達到3.76%。在高亮度下(1000 cdm~(-2)),器件的“效率滾降”要優(yōu)于相應的OLED,展現(xiàn)了激基復合物TADF材料在OLEFET中的潛在應用價值。(4)高效無機鈣鈦礦發(fā)光二極管(PeLED)的制備�；谛滦外}鈦礦材料的場效應發(fā)光晶體管不僅有利于實現(xiàn)高效發(fā)光晶體管的大面積柔性制備,還有利于研究鈣鈦礦材料的傳輸機理。本論文利用聚合物輔助成膜法制備了具有低缺陷、高熒光量子效率的鈣鈦礦薄膜,構建了高效鈣鈦礦發(fā)光LED,對其發(fā)光機理進行了研究。CsPbBr_3 PeLED的亮度達到36600cdm~(-2),峰值電流效率達到19 cd A~(-1),最大EQE為5.34%。該工作將為后續(xù)制備基于新型鈣鈦礦發(fā)光材料的發(fā)光場效應晶體管奠定重要基礎。
【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院長春光學精密機械與物理研究所)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN386
【圖文】：

第 1 章 緒論第 1 章 緒論研究背景及意義于有機材料種類豐富，廉價易得，可大面積制備，與柔性襯底兼容等特電子器件諸如有機發(fā)光二極管（organic light-emitting diode，OLED伏器件（organic photovoltaic ，OPV）[2]、有機場效應晶體管（organitransistor，OFET）[3]，長期以來受到科學界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛重視。目速度快、色域廣、成本低、柔性加工等優(yōu)勢的有機發(fā)光二極管已經(jīng)達水平[4]，并成功的應用在手機、電腦、電視、醫(yī)療器械、增強現(xiàn)實電示終端上。

圖 1.2 不同顯示產(chǎn)品所需要的載流子遷移率。Figure 1.2 Reqired carrierr mobility for different display products報道的有機發(fā)光場效應晶體管（organic light-emitting LEFET）是一種結合了 OLED 的發(fā)光特性以及 OFET 的開（如圖 1.3 所示）。在理論上為研究載流子的傳輸特性與一種新的器件結構，具有重要的科學研究意義。同時由于度，低的金屬電極吸收損耗等特點，是構筑電泵浦有機激在應用方面，基于 OLEFETs 的平板顯示技術相比于基于平板顯示技術，具有更簡單的工藝制程和更高的集成度，成本、提升良率及面板整體性能，因而被視為下一代平板。但目前由于這類器件中的空穴和電子的注入傳輸不平衡件性能還無法滿足實際應用的要求。因此，提升 OLEF

1.2 Reqired carrierr mobility for different display 機發(fā)光場效應晶體管（organic light-em是一種結合了 OLED 的發(fā)光特性以及 OF1.3 所示）。在理論上為研究載流子的傳輸器件結構，具有重要的科學研究意義。同金屬電極吸收損耗等特點，是構筑電泵浦面，基于 OLEFETs 的平板顯示技術相比技術，具有更簡單的工藝制程和更高的集升良率及面板整體性能，因而被視為下一由于這類器件中的空穴和電子的注入傳輸無法滿足實際應用的要求。因此，提升實現(xiàn)柔性制備是非常有意義的研究工作

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