西工大黄维院士团队在有机发光晶体管领域取得新突破

今日快讯 2025年11月12日 00:37 0 admin

近日，西北工业大学柔性电子全国重点实验室黄维院士团队在高性能有机发光晶体管领域取得重大突破。团队成功研发出高效率、低功率损耗的兼具水平和垂直结构的有机发光晶体管，为未来大面积柔性显示和低功耗光通信等应用开辟了全新路径。

相关研究成果以“Exciton management and balanced charge-carrier transport enable efficient organic field-effect light-emitting transistors” 为题，于11月10日发表于国际顶尖学术期刊《自然•光子学》（Nature Photonics）上。

文章链接：https://doi.org/10.1038/s41566-025-01793-z

有机场效应发光晶体管（OFE-LET）是一类极具潜力的新型光电器件，它巧妙地将有机发光二极管的发光特性与场效应晶体管的电流开关特性高度集成，在高性能柔性有机显示应用领域展现出巨大应用前景，因而受到国内外学术界的广泛关注。然而，当前该领域面临着诸多挑战。单层OFE-LET由于分子堆积和延展共轭引发的激子猝灭效应，其性能在很大程度上依赖于功能材料的分子设计；多层OFE-LET结构虽然能够实现电荷注入、传输与发光过程的空间分离，将激子的辐射复合限制在发光层内，但却难以实现载流子注入和输运的平衡，并且无法构建优异的光学耦合输出微腔结构，导致大量产生的光子被困在光腔内部，造成能量损失。所以，如何同时实现有机发光晶体管中载流子、激子和光子的精准调控，成为目前该领域亟待攻克的重大科学难题。

针对这一挑战，团队提出了一种基于非对称交错电极结构的多层器件设计，可同时进行载流子和光子的精确调控，实现高效率、高亮度、低功率损耗的有机发光晶体管。通过开发具有平衡双极传输特性的主体材料，有效促进电子沿分子骨架迁移，增强电子亲和性，实现平衡的双极性传输性能。

基于上述策略，团队成功制备出红、绿、蓝三色高性能OLET器件。其峰值外量子效率分别达到18.4%、21.2%和14.4%，电流效率分别为26.9 cd A-1、78.0 cd A-1和31.7 cd A-1，最大亮度分别为16110 cd m-2、19577 cd m-2和4383 cd m-2。此外，开发的图案化OFE-LET阵列具备超过60%的开口率，像素电路寄生功耗仅为5.6%。该研究不仅创新性地为开发高效率、高亮度和低功率损耗的有机发光晶体管确立了关键的器件设计原则，并为推动大面积柔性显示、电泵浦有机半导体激光器和光通信等前沿领域应用提供了全新路径。