光切换有机发光晶体管- 大数跨境

两江科技评论

2019-02-21

导读：近日，来自法国斯特拉斯堡大学、伦敦大学以及德国柏林洪堡大学的一组研究团队制备了一种光学可切换的有机发光晶体管器件，区别于以往电控制，通过控制在三原色光范围内发射的光束同时实现了输出和电致变色的双重外部

导读

近日，来自法国斯特拉斯堡大学、伦敦大学以及德国柏林洪堡大学的一组研究团队制备了一种光学可切换的有机发光晶体管器件，区别于以往电控制，通过控制在三原色光范围内发射的光束同时实现了切换输出电流和电致变色的双重外部控制等，相关研究成果以“Optically switchable organic light-emitting transistors”为题发表在Nature Nanotechnology上。

背景

有机发光晶体管(OLETs)是新兴的光纳米电子应用的关键部件，广泛应用于逻辑电路和智能显示器。所谓有机发光晶体管(OLETs)，是将有机发光二极管(OLEDs)的光产生功能与有机薄膜晶体管(OTFT)的电流调制(以及信号放大)结合在一起，成为一种极具发展前景的新型器件，在集成光电子学、智能显示技术和有机激光器等方面有着巨大的应用前景。

制备有机发光晶体管无需进行多次金属蒸发，避免了对电极和活性层之间的界面造成损害，可应用于有源矩阵显示器。根据所施加的偏压，双极OLET通道中的复合区域可以朝远离电极的方向移动，避免金属引起的激子猝灭。

Capelli等人近期工作发现利用三层异质结构可以提高有机发光晶体管的性能，超过等效有机发光二极管效率100倍以上，同时还报道了与多晶硅背板晶体管的显示像素相当的一种有机发光晶体管，可以满足在低电压和低功耗下运行的需求。

除了将眼光放在致力于提高有机发光晶体管内部电荷载流子的移动、传输效率和亮度之外，如何将更多的功能同时集成到单一器件中也是实现可控集成电路的重要挑战之一。这里，研究人员就介绍了一种光学可切换的有机发光晶体管（OSOLET）的制备过程，这种晶体管利用外部光源可以实现双重外部控制，就像目前已有的可电切换的手性发光晶体管，其改变电流方向可以调节WSe₂中P-N结的光偏振；以及基于全石墨烯基发光场效应器件，其可进行发射光谱的外部电偏置调谐。然而，这些基于二维材料的多功能发光晶体管，与我们这里所提到的光切换有机发光晶体管，在电荷传输性质和光产生机制方面仍有很多的不同，例如，目前操控“多功能”发光晶体管主要依赖于外部的电驱动，而如果进行光学控制，就能够同时调节发射光的波长和强度，具有非侵入性、高空间分辨率等更多优势。

创新研究

在本项研究工作中，研究人员报告了光学可切换有机发光晶体管（OSOLET）的制造过程及其表征，通过简单的溶液处理将DAE集成到OLET的发光半导体层中，并使用不同波长照射器件来同时调制输出电流和电致发光。研究人员展示了在整个可见光谱（绿色，红色和蓝色）上发射的三类OSOLET，它们可以通过可见光和紫外光照射可逆地远程切换输出电流和电致发光。此外，利用空间分辨率低至远场衍射极限的线偏振光束，作为一种无掩码、非侵入性的书写工具，可以轻松地写入与擦除OSOLET的单像素内的发射图案，空间分辨率为几微米，响应时间为微秒级。鉴于目前的最小像素尺寸（在最佳“视网膜”显示器中约为55.5μm），本系统还具有将高密度视觉信息反向编码成高分辨率显示器的单个像素的能力。未来针对可光学切换的OLET，可以朝较低的驱动功率/电压下操作并且产生更强的亮度和更高的开/关比的方向努力，总之，本研究为开发新型光学门控，集成全彩显示器，微型光传感器，有源光存储器，光控逆变器和逻辑电路等更多实际应用提供了崭新的思路。