有機(jī)發(fā)光晶體管作為集成電流放大功能和發(fā)光功能于一體的新型電致發(fā)光器件，被認(rèn)為是開發(fā)下一代變革性顯示技術(shù)的理想器件基元。窄光譜電致發(fā)光器件在廣色域顯示、光通信和光診療方面具有重要意義，對(duì)實(shí)現(xiàn)更逼真的圖像、更大容量的數(shù)據(jù)傳輸和特殊醫(yī)療診斷等起到重要作用。通過設(shè)計(jì)合成窄光譜活性材料或引入特殊的光學(xué)設(shè)計(jì)，有機(jī)發(fā)光二極管可以降低半峰寬至20nm~40nm。然而，目前的有機(jī)發(fā)光晶體管的半峰寬值普遍集中在30nm~90nm，不利于實(shí)現(xiàn)廣色域顯示效果。因此，突破半峰寬低于20nm的技術(shù)瓶頸是領(lǐng)域亟待解決的問題。

中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所董煥麗課題組和天津大學(xué)胡文平課題組合作，提出新型平面型面發(fā)光有機(jī)發(fā)光晶體管器件結(jié)構(gòu)。它具有獨(dú)特的水平驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)晶體管和垂直發(fā)光二極管的疊層結(jié)構(gòu)，賦予其本征多級(jí)光學(xué)微腔特性，在實(shí)現(xiàn)超窄電致發(fā)光器件方面具有潛力。

通過引入全反射基底和半透明頂電極，在理論模擬指導(dǎo)下，對(duì)于具有不同發(fā)光波長(zhǎng)的紅、綠、藍(lán)材料，有機(jī)發(fā)光晶體管的強(qiáng)微腔效應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)光譜的有效窄化和器件效率提升。研究表明，該方法展現(xiàn)出對(duì)7種本征窄/寬光譜材料的光譜窄化效果的普適性；紅、綠、藍(lán)有機(jī)發(fā)光晶體管的最小半峰寬值分別達(dá)到18nm、14nm、13nm，相較于光致發(fā)光光譜，最大窄化程度達(dá)68%，色域覆蓋達(dá)BT.2020標(biāo)準(zhǔn)的97%。

同時(shí)，光譜窄化效果表現(xiàn)出不依賴于柵壓的穩(wěn)定性。有機(jī)發(fā)光晶體管器件的紅/綠光峰值電流效率分別達(dá)26.3cd/A、37.3cd/A，藍(lán)光指數(shù)達(dá)72.6，這是目前領(lǐng)域報(bào)道的最優(yōu)值。

上述方法為高色純度和高效電致發(fā)光器件研究提出了新思路，并為超清顯示技術(shù)研究提供了借鑒。

近日，相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-材料》（Nature Materials）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、科學(xué)技術(shù)部和中國(guó)科學(xué)院的支持。

論文鏈接

https://www.nature.com/articles/s41563-025-02191-0

本征窄光譜有機(jī)發(fā)光晶體管

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