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yexuqing木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
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劉云圻課題組在范德華多層異質(zhì)結(jié)制備低壓有機(jī)RGB面發(fā)光晶體管陣列方面取得重要進(jìn)展
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劉云圻課題組在范德華多層異質(zhì)結(jié)制備低壓有機(jī)RGB面發(fā)光晶體管陣列方面取得重要進(jìn)展 2023-03-18 | 編輯：lry | 【大 中 小】【打印】【關(guān)閉】 有機(jī)發(fā)光晶體管（OLETs）是一種結(jié)合了有機(jī)場效應(yīng)晶體管（OFETs）的開關(guān)功能和有機(jī)發(fā)光二極管（OLEDs）的發(fā)光功能的新型有機(jī)光電器件。因其具有簡單的制造流程、高的電流密度和集成度，在下一代顯示技術(shù)、多功能器件和有機(jī)電泵浦激光器等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。與目前主流的有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管（AMOLED）屏幕相比，基于OLETs的顯示器有望降低制造成本、提高集成度和改善面板性能，進(jìn)一步簡化AMOLED的器件結(jié)構(gòu)，因此受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。然而如何將低功耗、高外量子效率（EQE）和均勻的面發(fā)光在單一器件中同時實(shí)現(xiàn)是一個長期問題，這嚴(yán)重限制了OLETs在顯示技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用。 在科技部、國家自然科學(xué)基金委和中國科學(xué)院的支持下，化學(xué)所有機(jī)固體院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室郭云龍研究員、董煥麗研究員和劉云圻院士團(tuán)隊，提出了一種高效的范德華多層異質(zhì)結(jié)器件結(jié)構(gòu)（MLH-OLETs，圖1）。在該器件結(jié)構(gòu)中，將載流子的注入與傳輸、激子形成與復(fù)合分配在不同的有機(jī)功能層中進(jìn)行物理隔離，以防止電荷-電荷、載流子-激子之間的淬滅作用，而且在一定程度上減少電極對激子造成淬滅作用；另外，該結(jié)構(gòu)也很大程度的促進(jìn)電子-空穴注入和傳輸平衡以及減少載流子和激子的泄漏等問題。更重要的是，這種獨(dú)特的多層異質(zhì)結(jié)在外加偏壓下，有利于電子和空穴在不同的有機(jī)功能層中擴(kuò)散，可以拓寬激子復(fù)合區(qū)域并增加OLETs的發(fā)光面積。通過采用平衡各個有機(jī)功能層的范德華相互作用力和能級匹配的策略，該范德華多層異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)可以明顯增強(qiáng)層與層之間范德華作用力和界面接觸，有利于偶極子屏蔽、載流子傳輸、激子產(chǎn)生、激子復(fù)合和電流密度分布。使用該策略制備的范德華多層異質(zhì)結(jié)OLET陣列顯示出均勻且明亮的RGB面發(fā)光和低工作電壓（30 V）。在面發(fā)光下展現(xiàn)出高亮度（1060 cd m-2）、高EQE（0.85%）和高環(huán)路穩(wěn)定性（超過380次循環(huán)）；同時，統(tǒng)計了40個有機(jī)面發(fā)光晶體管的EQE值和亮度，發(fā)現(xiàn)這些器件的這兩個參數(shù)只在一個非常小的范圍內(nèi)波動。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提出的范德華多層異質(zhì)結(jié)明顯優(yōu)于目前所報道的橫向器件結(jié)構(gòu)。另外，為了驗(yàn)證該策略的普適性，使用紅、藍(lán)兩種發(fā)光材料作為發(fā)光層的客體制備MLH-OLETs，紅光和藍(lán)光MLH-OLETs 均顯示出均勻且明亮的區(qū)域發(fā)光。除此以外他們還成功地制備了一個MLH-OLET陣列，并且連續(xù)測量多次，亮度和發(fā)光面積均無明顯變化，表現(xiàn)出穩(wěn)定和明亮的區(qū)域發(fā)光。因此開發(fā)的范德華多層異質(zhì)結(jié)制備的低電壓、高性能和低成本的OLET陣列將進(jìn)一步滿足未來顯示技術(shù)的要求。 相關(guān)的研究成果以“Van der Waals Multilayer Heterojunction for Low-Voltage Organic RGB Area-Emitting Transistor Array” 為題發(fā)表在《Advanced Materials》期刊上（DOI：10.1002/adma.202209097），并被選為該期的插頁（圖2）。該論文第一作者為碩士生潘志超和博士生劉凱，通訊作者為郭云龍研究員、董煥麗研究員和劉云圻院士。 圖1. a, b) MLH-OLETs的器件結(jié)構(gòu)示意圖和能級圖；c）MLH-OLETs的各種有機(jī)功能層的；d）MLH-OLETs和常規(guī)OLETs（VG = VD = -30 V）的EQE-亮度曲線和發(fā)光照片；e）MLH-OLET陣列的發(fā)光照片（VG = VD = -30 V）；f）40個有機(jī)面發(fā)光晶體管中總結(jié)出的EQE和亮度；g）紅光和藍(lán)光MLH-OLETs（VG = VD = -30 V）的發(fā)光照片；h）MLH-OLETs在正弦函數(shù)下的穩(wěn)定性測試。 圖2. 該成果在《Advanced Materials》期刊被選為該期插頁。 有機(jī)固體院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 2023年3月18日 |
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