[发明专利]有机发光晶体管及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及有机半导体技术领域，特别是涉及一种有机发光晶体管及其应 用。

背景技术

有机发光二极管(Organiclight-emittingdiode,OLED)由于其具有节能，超 薄，重量轻，响应速度快，制备工艺简单，成本低廉，同时易于大面积制作和 柔性可弯曲的特点，在与其他显示技术竞争中具有独特的优势，被誉为下一代 显示器。其中，有源驱动电致发光显示(ActiveMatrixOrganiclight-emittingdiode, AM-OLED)尤为引人关注。在AM-OLED显示技术中，薄膜晶体管(Thinfilm transistor，TFT)必不可少，使得整个制作工艺流程步骤较多，且需要较为复杂的 电路设计。

有机发光晶体管(OrganicLightEmittingTransistor,OLET)是将TFT和 OLED集成在一起，利用TFT的栅压调控电流，进一步控制发光。它结合了TFT 的开关和OLED的发光功能，将发光和控制两部分集成到一个器件中，不仅简 化了器件结构，提高了集成度，更提高了能量的利用效率。与普通的OLED相 比，OLET的载流子迁移率较高，可以降低载流子引起的激子淬灭，提高器件的 发光亮度和发光效率。因此，OLET在简化平板显示像素结构方面有着可观的前 景，有可能取代目前TFT驱动的液晶显示与OLED显示技术，应用于大面积的 柔性显示中。同时，OLET还可能在集成电路的信号处理，传感器以及有机电致 激光的研究等方面具有潜在的应用价值。

发光晶体管的发光原理如下：在栅压和源漏电压的作用下,空穴和电子分别 从源极和漏极注入到有机发光材料中，在发光材料中扩散的载流子相遇形成激 子。随后，形成的激子一部分发生复合，在器件的沟道内辐射发光。通过调节 栅压，可以改变器件的发光强度和电流密度。但目前发光晶体管的发展受到两 方面的限制：1.OLET的发光面积小，一般都为线性区域，即电子和空穴复合的 区域垂直于基底的一个界面，而且亮度较低，不能满足大多数的应用场合；2. OLET器件中有机半导体同时担负了载流子传输和发光功能，但具有高迁移率的 有机半导体材料会有较好的分子排列和较强的π-π作用往往会导致荧光淬灭，因 此OLET器件材料选择的局限非常大，器件性能也一般。

例如A.Hepp等人在(Light-EmittingField-EffectTransistorBasedona TetraceneThinFilm.Phys.Rev.Lett.91,157406)中报道的第一个真正意义上的 OLET，采用Si/SiO2为基底，以并四苯为有源层，即使电压加到50V以上，最 高亮度也只有45cd/m²。J.Zaumseil等人在(EfficientTop-Gate,Ambipolar, Light-EmittingField-EffectTransistorsBasedonaGreen-Light-Emitting Polyfluorene.AdvancedMaterials,2006,18,2708-2712)中报道了基于高迁移率且 均衡的双极性有机半导体材料F8BT的OLET，也只有0.75％的外量子效率和 0.25Wcm^-2的光功率密度。

因此，可实现大面发光且具有较高发光亮度和外量子效率的OLET还有待 于改进和发展，尤其是材料的选择及器件结构设计。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种有机发光晶体管， 旨在解决现有的有机发光晶体管发光面积小，亮度和外量子效率偏低，不能满 足实际应用的问题。

本发明的技术方案如下：

一种有机发光晶体管，包括依次层叠的衬底、栅电极层、栅绝缘层、发光 层以及源漏电极层，所述发光层的材质包含第二有机半导体材料M2和第三有机 半导体材料M3，所述M2和M3分别独立地选自不同的有机功能材料，所述有 机功能材料包括具有空穴传输能力的有机功能材料和具有电子传输能力的有机 功能材料，所述M2和M3具有II型半导体异质结结构，M2和M3可形成发光 复合受激态(exciplex)，且min(Δ(LUMO_M2-HOMO_M3),Δ(LUMO_M3-HOMO_M2)) 小于或等于M2和M3的三重激发态能级。