【摘要】：有機(jī)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管(organic light-emitting field-effect transistors,OLEFETs)是一類結(jié)合了有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管開(kāi)關(guān)功能和有機(jī)發(fā)光二極管發(fā)光功能的新型有機(jī)光電子器件,在平板顯示、集成光電子以及電泵浦有機(jī)激光領(lǐng)域具有重要的應(yīng)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(shì),但其對(duì)材料載流子遷移率、熒光量子效率和能級(jí)匹配等要求嚴(yán)格,使得當(dāng)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(qiáng)度弱,效率低等問(wèn)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(guò)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(shí)通過(guò)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(qiáng)度和效率得到大幅的提升。本論文主要研究?jī)?nèi)容以及結(jié)論如下:(1)基于MoO_x電荷產(chǎn)生層的高效OLEFET的制備。通過(guò)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(zhuǎn)移提供額外的載流子,提升空穴的遷移率以及濃度。同時(shí)引入電子注入層TPBI,降低了漏極電子的注入勢(shì)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(qiáng)了OLEFET器件的發(fā)光。器件的空穴遷移率達(dá)到0.58 cm~2V~(-1)s~(-1),開(kāi)關(guān)比為10~2,亮度238 cdm~(-2),外量子效率(EQE)為0.16%。在此基礎(chǔ)上通過(guò)對(duì)柵極尺寸的調(diào)控,實(shí)現(xiàn)了尺寸為25/50/100/200/400μm的像素單元。(2)基于有機(jī)異質(zhì)結(jié)電荷產(chǎn)生層的高效OLEFET的制備。利用NPB與HAT-CN構(gòu)成的異質(zhì)結(jié)作為電荷產(chǎn)生層,意在提升器件載流子傳輸能力的同時(shí)降低空穴傳輸層與發(fā)光層之間的勢(shì)壘。分別研究了NPB/HAT-CN(pnJ)與HAT-CN/NPB(npJ)兩種異質(zhì)結(jié)對(duì)器件的光學(xué)和電學(xué)性能的影響。得益于npJ在源極底部HAT-CN與Pentacene之間的電荷轉(zhuǎn)移,器件的遷移率得到大幅的提升。同時(shí)在漏極底部HAT-CN與NPB之間的電荷轉(zhuǎn)移促進(jìn)了空穴從Pentacene進(jìn)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(zhuǎn)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(diǎn),我們制備了基于HAT-CN/NPB/HAT-CN雙異質(zhì)結(jié)的OLEFET,其亮度達(dá)到8350 cdm~(-2),效率為4.7%,遷移率為0.66 cm~2V~(-1)s~(-1),開(kāi)關(guān)比為10~5。在此基礎(chǔ)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(lán)光OLEFET,實(shí)現(xiàn)了OLEFET色彩的多樣性。(3)高效激基復(fù)合物熱活化延遲熒光(TADF)OLEFET的制備。首次采用激基復(fù)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(fù)合物OLEFET,揭示了勢(shì)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(shì)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(dá)到1890cdm~(-2),EQE達(dá)到3.76%。在高亮度下(1000 cdm~(-2)),器件的“效率滾降”要優(yōu)于相應(yīng)的OLED,展現(xiàn)了激基復(fù)合物TADF材料在OLEFET中的潛在應(yīng)用價(jià)值。(4)高效無(wú)機(jī)鈣鈦礦發(fā)光二極管(PeLED)的制備�；谛滦外}鈦礦材料的場(chǎng)效應(yīng)發(fā)光晶體管不僅有利于實(shí)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(jī)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(gòu)建了高效鈣鈦礦發(fā)光LED,對(duì)其發(fā)光機(jī)理進(jìn)行了研究。CsPbBr_3 PeLED的亮度達(dá)到36600cdm~(-2),峰值電流效率達(dá)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(chǎng)效應(yīng)晶體管奠定重要基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN386
【圖文】：

第 1 章 緒論第 1 章 緒論研究背景及意義于有機(jī)材料種類豐富，廉價(jià)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(jī)發(fā)光二極管（organic light-emitting diode，OLED伏器件（organic photovoltaic ，OPV）[2]、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管（organitransistor，OFET）[3]，長(zhǎng)期以來(lái)受到科學(xué)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(shì)的有機(jī)發(fā)光二極管已經(jīng)達(dá)水平[4]，并成功的應(yīng)用在手機(jī)、電腦、電視、醫(yī)療器械、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)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(bào)道的有機(jī)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管（organic light-emitting LEFET）是一種結(jié)合了 OLED 的發(fā)光特性以及 OFET 的開(kāi)（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(jié)構(gòu)，具有重要的科學(xué)研究意義。同時(shí)由于度，低的金屬電極吸收損耗等特點(diǎn)，是構(gòu)筑電泵浦有機(jī)激在應(yīng)用方面，基于 OLEFETs 的平板顯示技術(shù)相比于基于平板顯示技術(shù)，具有更簡(jiǎn)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(wú)法滿足實(shí)際應(yīng)用的要求。因此，提升 OLEF

1.2 Reqired carrierr mobility for different display 機(jī)發(fā)光場(chǎng)效應(yīng)晶體管（organic light-em是一種結(jié)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(jié)構(gòu)，具有重要的科學(xué)研究意義。同金屬電極吸收損耗等特點(diǎn)，是構(gòu)筑電泵浦面，基于 OLEFETs 的平板顯示技術(shù)相比技術(shù)，具有更簡(jiǎn)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(wú)法滿足實(shí)際應(yīng)用的要求。因此，提升實(shí)現(xiàn)柔性制備是非常有意義的研究工作

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本文編號(hào)：2765782