意大利研究人員正探索如何利用高k聚合物作為閘極電介質，打造出發(fā)光效率能像有機晶體管一樣倍增的新型有機發(fā)光組件。
這項研究就發(fā)表在《Photonics Letter》的「以高k電介質打造高效率紅光有機發(fā)光敏晶體管（OLET）」（Highly Efficient Red Organic Light－Emitting Transistors （OLETs） on High k Dielectric）一文中。
對于采用有機材料（OLED、太陽能電池、塑料內存）的其他電子組件，有機發(fā)光敏晶體管（OLET）有助于以更簡單的制程降低整體的制造成本，同時提高機械的靈活度。 但是，由于OLET既可作為薄膜晶體，同時還能在適當?shù)钠孟伦鳛榘l(fā)射器，因而特別用于背板和有機堆棧結構簡單的平面顯示器設計——所需的有機層較一般OLED更少）。
導通狀態(tài)下的 紅光OLET
研究人員 在文中比較各種三層紅光OLET堆棧，這些堆棧僅以閘極和活性材料之間使用的有機電介質類型加以。 其中一個堆棧包含n型有機半導體（用于電子傳輸層）源極與與汲極電極、用于發(fā)光的復合層以及p型電洞傳輸層，透過高k電介質或低k電介質層，得以分離其閘電極（玻璃基板上ITO）與活性材料。
三層OLET組件示意圖
研究人員選擇了三層架構（以復合層隔離n型和p型半導體），希望能大幅消除由于與電荷相互作用而引起的激子淬熄（exciton－quenching）效應。 研究人員指出，隔離層還可進行雙極電荷傳輸，由于電子—電洞均衡而使激子復合最大化。
由于研究人員所設計的OLET在復合層使用特定的主客矩陣系統(tǒng)，因而可在大約626nm的可見光譜范圍發(fā)光。 在實驗中，研究人員分別為閘極電介質與相對電容率（PMMA），以450nm厚的高k聚合物制造OLED。
整個異質結構的能級圖。 電介層可能是PMMA （參考聚合物平臺）或高k聚合物（P（VDF－TrFE－CFE））。 其活性區(qū)域是由夾在（底部） P型與（頂部） n型有機半導體層之間的TCTA 與Ir（piq）3 （20％）混合物構成。
研究人員發(fā)現(xiàn)，當VGS掃描達－20V時，幾乎無法導通PMMA－OLET（只有很少的汲源電流且不發(fā)光），基于高k的OLET因而能以較低偏置驅動（光輸出約17μW，在－3V閘極偏壓下的整體外部量子效率低于4％）。 事實上，PMMA－OLET僅能在100V時達到完全導通狀態(tài)。
為了解釋其研究結果，研究人員比較其作為活性區(qū)域堆棧的三層OLET組件，以及形成相反極性的2平行有機薄膜晶體管（TFT）。
「在p型ID－VG掃描期間，光在兩個電壓區(qū)域中發(fā)射：第一個只有p型OTFT運作，而在第二個區(qū)域，兩個OTFT均處于導通狀態(tài)，使電荷載子密度均衡，」研究人員提到。
較低偏壓（使用高k聚合物作為閘極電介質時）的另一個好處是電場較低，組件上的應力較小，因而較其PMMA的競爭組件更能延長使用壽命。
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