近日，西北工业大学柔性电子前沿科学中心吴教授、黄伟院士团队等在垂直有机发光晶体管领域取得研究进展。他们成功实现了高效率、低工作电压的垂直有机发光晶体管，实现了有机发光晶体管领域最高的器件效率，在柔性有源显示和固态照明方面显示出巨大的应用潜力。相关研究成果“高效低压垂直有机渗透基发光晶体管”发表在国际顶级学术期刊—《自然材料》上。

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有机发光晶体管是集有机发光二极管的发光特性和晶体管的电流开关特性于一体的新型光电器件。近年来，它们在有源显示、固态照明和有机电泵浦激光器等领域引起了国内外的广泛研究。众所周知，根据载流子传输通道的方向，晶体管可以分为水平结构晶体管和垂直结构晶体管。因此，有机发光器件晶体管也可以根据电子和空空穴的注入和传输方向分为水平和垂直有机发光晶体管。目前，大多数研究集中在水平单层或多层有机发光晶体管。虽然水平结构可以实现更快的载流子注入，但产生的激子容易猝灭，如激子-激子猝灭和激子-极化子猝灭。此外，水平结构不能提供良好的光学外耦合微腔结构，这导致限制在光学腔中的大部分产生的光的损失。因此，如何精确控制有机发光晶体管中的载流子、激子和光子是该领域的主要研究挑战之一。

针对这一科学问题，西北工业大学柔性电子前沿科学中心黄伟团队成员吴教授等人采用了将高效有机发光二极管与低电压垂直可透基底薄膜晶体管高度集成的器件设计思路，可以同时精确控制载流子和光子。他们实现了高效率、高亮度、低工作电压的垂直有机发光晶体管。红色、绿色和蓝色有机发光晶体管的最大外部量子效率分别高达19.6%、24.6%和11.8%。最大电流效率分别为20.6cd/A、90.1 cd/A和27.1cd/a。最大发光亮度分别为9833 CD/m2、12513 CD/m2和4753 CD/m2。所有制造的器件的工作电压都低于5.0V..这也是有机发光晶体管领域报道的最高器件效率。

详细的3DTCAD电学模拟和光学模拟计算表明，引入的可渗透Al/AlOx基底不仅可以控制载流子的注入和传输，还可以为光子耦合输出提供完善的光学微腔结构。创新的研究成果为探索低电压、低功耗、高效率的有机发光晶体管提供了基本的器件设计原理和新途径，也为新型柔性有源显示、固态照明、电泵浦有机半导体激光器等领域的发展提供了新策略。

红、绿、蓝三原色高效高亮度有机发光晶体管

研究工作以西北工业大学为第一完成单位和通讯单位。西北工业大学吴教授、北京信息科技大学刘源教授、德累斯顿工业大学博士生郭尔娟为共同第一作者。吴教授是本文唯一的通讯作者。德累斯顿工业大学的卡尔·利奥教授、德国中部赫森工业大学的亚历山大·克洛斯教授和德国德累斯顿-罗森多夫亥姆霍兹研究中心的勒内·胡布纳博士为这项工作提供了强有力的支持。这项工作得到了中央高校基础研究基金、中国奖学金委员会、德国DFG、德国洪堡基金会等的资助和支持。

本文来源于“西北工业大学官网”。