有机发光场效应晶体管的界面修饰技术及其相关基础物理问题研究

The organic light-emitting field-effect transistors (OLE-FETs) can be anticipated to combine switching functionalities of transistors with the emission capability of light-emitting diodes (LED) in a simple device and have been a new photoelectrical device. However, it is difficult to obtain high carrier mobility and luminescence external quantum efficiency because carries are generally easily trapped at the interfaces of transistor. In order to reduce these effects of interfaces to performance of device, the model of OLE-FETs will be analyzed firstly. Then several methods of interface modifications will be employed. That is, asymmetric electrodes are applied to modify the injection interface, general chemical methods and discontinuous conductor materials are used to modify the transportation interface and heterogeneous molecule is introduced to modify the recombination zoon. The devices with high carrier mobility, low threshold voltage, high luminescence external quantum efficiency and uniform luminescent zoon will be obtained from this proposal. This study will provide theory basis of OLE-FETs, new device structure of OLE-FETs and feasible modification technique.

由于集成了晶体管的电流调节作用和发光二极管的光发射特性于一体，有机发光场效应晶体管成为光电领域的一种新型光电器件。然而，其组成界面中存在的各种缺陷，使器件很难获得高的迁移率和高的发光外量子效率。深入地研究器件中的界面效应不仅能够丰富人们对界面中存在的物理规律的认识，也能为开发实用的界面修饰技术提供物理依据。本项目拟通过对有机发光场效应晶体管中界面的深入研究，探索具有高迁移率、低阈值电压、高发光外量子效率和均匀可控发光区的有机发光场效应晶体管的制备技术，拟采用不对称电极的方式修饰注入界面、插入修饰层或掺杂不连续导电材料的方式修饰传输界面、构筑异质结的方式修饰发光区等来提高器件性能。本项目在研发高性能有机发光场效应晶体管的同时，也为有机发光场效应晶体管面向工业应用提供新颖的器件结构和实用的修饰技术。

本项目以高性能有机发光场效应晶体管为目标，从晶体管的结构和发光材料两方面展开研究。通过采用不对称电极的方式修饰注入界面、插入Cytop修饰层的方式修饰SiO2传输界面，提高了器件性能；通过对比两种具有类似晶体结构的有机发光场效应晶体管性能，发现有机分子之间的相互作用对器件性能有极大的影响；设计合成一种D-A体系的化合物，通过调整单晶的培养条件，得到了五种不同的晶形，通过晶体解析和详细光学性质分析了这五种晶体显色不同发光性质的原因；利用双硒桥连的柱[5]芳烃(SeSe-(P5)2)为主体分子和烷基咪唑链修饰的四苯乙烯(TPE-(Im)2)为客体分子构筑双刺激响应的功能荧光超分子聚合物体系；设计了表面带有阳离子的共轭聚合物纳米颗粒（PFBD）和表面带有阴离子的共轭聚合物纳米颗粒（PFSBT）用于细胞成像的研究；利用侧链含有柱5芳烃的三元无规共聚物与氰基乙烯基类荧光分子组装，构筑出荧光强度高、发射波长可调节并具有刺激响应功能的超分子聚合物纳米粒子；设计制备了两种表面修饰有中性红荧光基团的接枝纤维状纳米二氧化硅杂化材料DFNS-PDI-NR和DFNS-MDI-NR，用于水体系中的过渡金属阴离子、硝基苯酚类化合物以及丙酮等污染物的检测；通过超分子组装和预修饰超分子基元的方法构筑了具有蓝色荧光和温度响应性的超分子凝胶，阐述了构筑基元本身的分子柔性在成胶过程中的影响；利用六元斜塔芳烃、三联吡啶基团和四苯乙烯衍生物构建出一种具有刺激响应性的荧光超分子聚合物。