[发明专利]电致发光有机晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及电致发光有机晶体管（在本领域中以首字母缩写称为OLET：Organic Light-Emitting Transistor）。

背景技术

近年来，在有机晶体管工程领域中对于使用由两种或多种材料形成的异质结构的兴趣不断增长。在Advanced Materials1996年第8卷第853-855页上由Dodabalapur等人所写的标题为“Molecular orbital energy level engineering in organic transistors”的科技出版物显示了包括由涂覆有有机n-型半导体（即能够传输电子的半导体）的有机p-型半导体（即能够携带空穴的半导体）的结构的双极行为的可能性。这些结构通常定义为p-n异质结构。但是，在该出版物中，只假设采用这种行为对发光设备发展的可能性，而没有解决这种应用的具体技术问题，也没有识别出最适合这种目的的异质结构的结构和成分特点。

从专利申请US2008/0116450知道一种包括第一电极、第二电极和半导体结构的电致发光设备，其中半导体结构包括具有更高电荷移动性的两层半导体材料和位于上述两层之间的、具有较低电荷移动性的一层半导体材料。与简单的p-n-型异质结构相比，这种类型结构的使用被描述为足以提高电荷传输，因此重组处理速率提高而且设备效率提高。无论如何，这个专利申请也间接地提出了提高设备照明效率的问题并且描述了包括一个叠在另一个之上、电极插在半导体结构之间的三个半导体结构的电致发光设备。但是，具有带插入电极的二极管分层结构的设备具有与有机层厚度限制关连的显著的技术可行性问题。

在Organic Electronics2008年第9卷第323-327页发表的由Wei等人所写的标题为“Integrating organic light-emitting diode and field-effect transistor in a single device”的科技出版物教导了使用具有FET结构的OLED，以便控制和操纵到达OLED堆叠的发射层的电荷载体，其目的是避免使用OLET结构并且因此克服在有些OLET结构中出现的边缘发射和漏极电极附近的光淬灭（quenching）。无论如何，由于使用OLED作为发射结构，因此由Wei等人描述的设备没有考虑到有效的驱动电路简化。

在Nature Materials2010年第9卷第496-503页由Capelli等人所写的标题为“Organic light-emitting transistors with an efficiency that outperforms the equivalent light-emitting diodes”的科技出版物公开了OLET设备中三层异质结构的使用，特征在于位于p-型半导体层和n-型半导体层之间的一层发射材料r（即，由于电荷重组过程而具有发光属性）的存在。虽然，与现有技术的体系架构相比，这种体系架构已经示出了关于发光效率的显著改进，但它仍然显示出与栅极电压的阈值关联的、与可以注入半导体结构的电流密度关联的及与亮度关联的技术问题。该已知结构的技术特点与大部分商业应用不兼容。这些限制都被本发明克服。

因此，目前需要开发具有改进的电致发光特征，尤其是能够更有效地累积并更好地平衡电荷、具有更高亮度和效率的有机晶体管。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供关于现有技术而言改进的电致发光有机晶体管。所述目的是利用其主要特征在第一个权利要求中公开而其它特征在其余权利要求中公开的电致发光有机晶体管实现的。

根据本发明的电致发光有机晶体管的第一个优点在于，由于电荷更有效的累积而允许实现施加到控制电极（称为术语“栅极”）的电压阈值减小，及由于多个半导体结构的存在而允许相应更高的电荷密度。特别地，第一种类型的电荷在多层结构中的累积便于第二种类型的电荷在多层结构中的注入和累积，因而关于一种结构（例如只有其中施加相同电压的三层）提高可获得的电荷密度和平衡。根据本发明的电致发光有机晶体管实际上还允许电流流量与所使用的半导体结构数量成比例增长，既由于更大的电荷密度又由于其最好的平衡而允许所发射光强度的最大化，并且允许发射层r个数的增加并由此允许发射材料体积的增加。

根据本发明的电致发光有机晶体管特征还在于各层之间出色的电荷平衡。