有機發光場效應晶體管（OLET）作為一類光電子集成器件，在同一器件中集成了有機場效應晶體管（OFET）和有機發光二級管（OLED）兩種器件功能，具有集成度高、集成工藝更簡單等優勢，在新型柔性顯示和有機電泵浦激光等領域研究具有重要的科學和技術意義。

 

在國家自然科學基金委、科技部和中國科學院的大力支持下，化學研究所有機固體實驗室董煥麗課題組近年來在OLET核心高遷移率發光有機半導體材料的制備（Nat. Commun. 2015, 6, 100032; J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 17261;J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 6332;Angew. Chem. Int. Ed. 2021. 60, 14902）和OLET器件構筑（Adv. Mater. 2019, 31, 1903175; Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 20274; Adv. Mater. 2021, 2007149; Adv. Mater. 2021, 2100704）方面開展了相關研究，取得了顯著成果。

 

近期，面向形態化、低成本和易于定制化等多元化顯示應用的需求，他們針對傳統垂直OLET器件工藝復雜、且穩定性差和平面OLET器件線狀發光形態導致的開口率低等方面的問題，提出了一種新型平面型面光源出射OLET器件結構（CTB-OLET，圖1）。在該器件結構中，通過在發光單元和傳輸層之間引入一層電荷調控緩沖層（charge transport buffer layer, CTB layer），有效調控了漏極發光層下的電流分布，對于面光源出射起到了至關重要的作用。仿真模擬表明，通過在平面型OFET器件中引入CTB電荷傳輸層，改變了傳統平面OFET器件中的橫向電場分布，進而提升了漏電極下的電荷分布均勻性，這一現象通過設計劈裂電極器件結構得到了很好的證實。基于這種器件結構，他們通過引入合適的發光層，成功制備了RGB三基色的平面型面光源OLET顯示器件基元，表現了良好的柵極調控能力（開關比>106）以及不受柵壓影響的面光源發光形態。進一步源于該器件結構的靈活設計性，他們制備了基于U形漏電極的大開口率OLET顯示器件（在考慮到實際像素中配套線路和開關晶體管等必要元器件所占面積情況下，其開口率仍可>80%）。同時，作為一種獨特的電壓驅動顯示器件，其很容易實現飽和工作區，因此表現出獨立于源漏電壓的良好穩定性。這種大開口率、平面集成的OLET顯示器件具有低溫加工、輕柔性以及與OLED工藝兼容等方面的獨特優勢，在下一代低成本、高分辨率柔性顯示及可視化可穿戴電子器件等領域展現了重要的應用前景。該研究成果近日發表在Adv. Mater. 2021, 2108795上，文章的第一作者是博士生高海闊、苗扎根，通訊作者是董煥麗研究員。