有机发光晶体管及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种有机发光晶体管及其应用，该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具有II型半导体异质结结构，且min(Δ(LUMOM2-HOMOM3),Δ(LUMOM3-HOMOM2))小于或等于M2和M3的三重激发态能级。提供了一种低成本，大面积高效发光有机发光晶体管的解决方案。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有机半导体
，特别是涉及一种有机发光晶体管及其应用。
技术介绍
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(Thinfilmtransistor，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-EffectTransistorBasedonaTetraceneThinFilm.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-EmittingPolyfluorene.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。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术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。本专利技术的技术方案如下：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(LUMOM2-HOMOM3),Δ(LUMOM3-HOMOM2))小于或等于M2和M3的三重激发态能级。在其中一些实施例中，所述发光层为质量比为1:99-99:1的M2和M3的共混层，更优选的质量比为1:10-10:1之间，最优选的质量比为1:5-5:1之间。M2与M3在此质量比范围内，能够更为有效的形成发光复合受激态(exciplex)，实现较高的发光效率。在其中一些实施例中，所述发光层包含至少一层材质为所述第二有机半导体材料M2的M2层和一层材质为所述第三有机半导体材料M3的M3层。在其中一些实施例中，所述发光层为多层结构，所述多层结构由多个M2层和M3层相互交替层叠而成。在其中一些实施例中，所述发光层包含依次层叠的材质为所述第二有机半导体材料M2的M2层、材质为质量比为1:99-99:1的M2和M3的共混层以及材质为所述第三有机半导体材料M3的M3层。在其中一些实施例中，所述M2选自：在其中一些实施例中，所述M3选自：在其中一些实施例中，M2和M3的组合选自：在其中一些实施例中，所述发光层的厚度为5-200nm，发光层的厚度较优为8-100nm，发光层的厚度更优为10-60nm。在其中一些实施例中，所述栅绝缘层与所述发光层之间还设有第一半导体层，所述第一半导体层的材质为第一半导体材料M1；所述发光层与所述源漏电极层之间还设有第二半导体层，所述第二半导体层的材质为第四半导体材料M4；所述M1和M4分别独立选自如下不同的材料组：所述材料组包括第一材料组和第二材料组，所述第一材料组选自P型无机半导体材料、P型有机半导体材料或具有空穴传输能力的有机功能材料，所述第二材料组选自n型无机半导体材料、n型有机半导体材料或具有电子传输能力的有机功能材料。在其中一些实施例中，当所述发光层为多层结构，其与所述第一半导体层相邻的结构层的材质与所述第一半导体层的材质须满足如下条件：同为具有电子传输能力的有机功能材料或同为具有空穴传输能力的有机功能材料；与所述第一半导体层相邻的结构层的材质为n型半导体材料，则第一半导体层的材质为具有电子传输能力的有机功能材料；与所述第一半导体层相邻的结构层的材质为P型半导体材料，则第一半导体层的材质为具有空穴传输能力的有机功能材料。在其中一些实施例中，当所述发光层为多层结构，其与所述第二半导体层相邻的结构层的材质与所述第二半导体层的材质须满足如下条件本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，其特征在于，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，且min(Δ(LUMOM2‑HOMOM3),Δ(LUMOM3‑HOMOM2))小于或等于M2和M3的三重激发态能级。

【技术特征摘要】
2014.12.04 CN 20141073620221.一种有机发光晶体管，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，其特征在于，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，且
min(Δ(LUMOM2-HOMOM3),Δ(LUMOM3-HOMOM2))小于或等于M2和M3的三重
激发态能级。
2.根据权利要求1所述的有机发光晶体管，其特征在于，所述发光层为质
量比为1:99-99:1的M2和M3的共混层。
3.根据权利要求1所述的有机发光晶体管，其特征在于，所述发光层包含
至少一层材质为所述第二有机半导体材料M2的M2层和一层材质为所述第三有
机半导体材料M3的M3层。
4.根据权利要求3所述的有机发光晶体管，其特征在于，所述发光层为多
层结构，所述多层结构由多个M2层和M3层相互交替层叠而成。
5.根据权利要求1所述的有机发光晶体管，其特征在于，所述发光层包含
依次层叠的材质为所述第二有机半导体材料M2的M2层、材质为质量比为
1:99-99:1的M2和M3的共混层以及材质为所述第三有机半导体材料M3的M3
层。
6.根据权利要求1-5任一项所述的有机发光晶体管，其特征在于，所述
M2选自：
7.根据权利要求1-5任一项所述的有机发光晶体管，其特征在于，所述

\tM3选自：
8.根据权利要求1-5任一项所述的有机发光晶体管，其特征在于，M2和
M3的组合选自：
9.根据权利要求1-5任一项所述的有机发光晶体管，其特征在于，所述栅
绝缘层与所述发光层之间还设有第一半导体层，所述第一半导体层的材质为第
一半导体材料M1；所述发光层与所述源漏电极层之间还设有第二半导体层，所
述第二半导体层的材质为第四半导体材料M4；所述M1和M4分别独立选自如
下不同的材料组：所述材料组包括第一材料组和第二材料组，所述第一材...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘君友，谭甲辉，
申请(专利权)人：广州华睿光电材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44