全新方法提升OLED发光效率

意大利研究人员正探索如何利用高k聚合物作为闸极电介质，打造出发光效率能像有机晶体管一样倍增的新型有机发光组件。

这项研究就发表在《Photonics Letter》的「以高k电介质打造高效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。

对于采用有机材料(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)有助于以更简单的制程降低整体的制造成本，同时提高机械的灵活度。但是，由于OLET既可作为薄膜晶体，同时还能在适当的偏置下作为发射器，因而特别用于背板和有机堆栈结构简单的平面显示器设计——所需的有机层较一般OLED更少)。

导通状态下的 红光OLET

研究人员在文中比较各种三层红光OLET堆栈，这些堆栈仅以闸极和活性材料之间使用的有机电介质类型加以。其中一个堆栈包含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，得以分离其闸电极(玻璃基板上ITO)与活性材料。

三层OLET组件示意图

研究人员选择了三层架构(以复合层隔离n型和p型半导体)，希望能大幅消除由于与电荷相互作用而引起的激子淬熄(exciton-quenching)效应。研究人员指出，隔离层还可进行双极电荷传输，由于电子—电洞均衡而使激子复合最大化。

由于研究人员所设计的OLET在复合层使用特定的主客矩阵系统，因而可在大约626nm的可见光谱范围发光。在实验中，研究人员分别为闸极电介质与相对电容率(PMMA)，以450nm厚的高k聚合物制造OLED。

整个异质结构的能级图。

电介层可能是PMMA (参考聚合物平台)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。

研究人员发现，当VGS扫描达-20V时，几乎无法导通PMMA-OLET(只有很少的汲源电流且不发光)，基于高k的OLET因而能以较低偏置驱动(光输出约17μW，在-3V闸极偏压下的整体外部量子效率低于4%)。事实上，PMMA-OLET仅能在100V时达到完全导通状态。

为了解释其研究结果，研究人员比较其作为活性区域堆栈的三层OLET组件，以及形成相反极性的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：第一个只有p型OTFT运作，而在第二个区域，两个OTFT均处于导通状态，使电荷载子密度均衡，」研究人员提到。

较低偏压(使用高k聚合物作为闸极电介质时)的另一个好处是电场较低，组件上的应力较小，因而较其PMMA的竞争组件更能延长使用寿命。