意大利研讨人员正探究怎么运用高k聚合物作为闸极电介质,打造出发光功率能像有机晶体管相同倍增的新式有机发光组件。
这项研讨就宣布在《Photonics Letter》的「以高k电介质打造高功率红光有机发光晶体管(OLET)」(Highly Efficient Red Organic Light-Emitting Transistors (OLETs) on High kDielectric)一文中。
关于选用有机资料(OLED、太阳能电池、塑料内存)的其他电子组件,有机发光晶体管(OLET)有助于以更简略的制程下降全体的制作本钱,一起进步机械的灵敏度。可是,因为OLET既可作为薄膜晶体,一起还能在恰当的偏置下作为发射器,因此特别用于背板和有机仓库结构简略的平面显示器规划——所需的有机层较一般OLED更少)。
导通状况下的 红光OLET
研讨人员在文中比较各种三层红光OLET仓库,这些仓库仅以闸极和活性资料之间运用的有机电介质类型加以。其间一个仓库包括n型有机半导体(用于电子传输层)源极与与汲极电极、用于发光的复合层以及p型电洞传输层,透过高k电介质或低k电介质层,得以别离其闸电极(玻璃基板上ITO)与活性资料。
三层OLET组件示意图
研讨人员挑选了三层架构(以复合层阻隔n型和p型半导体),希望能大幅消除因为与电荷相互作用而引起的激子淬熄(exciton-quenching)效应。研讨人员指出,阻隔层还可进行双极电荷传输,因为电子—电洞均衡而使激子复合最大化。
因为研讨人员所规划的OLET在复合层运用特定的主客矩阵体系,因此可在大约626nm的可见光谱规模发光。在试验中,研讨人员分别为闸极电介质与相对电容率(PMMA),以450nm厚的高k聚合物制作OLED。
整个异质结构的能级图。
电介层可能是PMMA (参阅聚合物渠道)或高k聚合物(P(VDF-TrFE-CFE))。其活性区域是由夹在(底部) P型与(顶部) n型有机半导体层之间的TCTA 与Ir(piq)3 (20%)混合物构成。
研讨人员发现,当VGS扫描达-20V时,简直无法导通PMMA-OLET(只要很少的汲源电流且不发光),根据高k的OLET因此能以较低偏置驱动(光输出约17μW,在-3V闸极偏压下的全体外部量子功率低于4%)。事实上,PMMA-OLET仅能在100V时到达彻底导通状况。
为了解说其研讨结果,研讨人员比较其作为活性区域仓库的三层OLET组件,以及构成相反极性的2平行有机薄膜晶体管(TFT)。
「在p型ID-VG扫描期间,光在两个电压区域中发射:第一个只要p型OTFT运作,而在第二个区域,两个OTFT均处于导通状况,使电荷载子密度均衡,」研讨人员说到。
较低偏压(运用高k聚合物作为闸极电介质时)的另一个优点是电场较低,组件上的应力较小,因此较其PMMA的竞赛组件更能延伸运用寿命。