ナノスケール界面修飾を用いた有機発光トランジスタの開発

利用纳米级界面修饰开发有机发光晶体管

基本信息

批准号：
18710091
负责人：
竹延大志
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18710091/
关键词：
有機トランジスタ発光分子性固体単結晶界面制御

项目摘要

本研究の目的は、有機単結晶を用いた発光トランジスタの開発である。トランジスタの活性層が光る有機発光トランジスタは、スイッチング特性を兼ね備えた次世代の光素子としてだけでなく、将来のレーザー発振の可能性を含めて非常に注目されている。特に、レーザー発振の実現には高密度の電子・ホール両キャリアが有機半導体中で高効率に再結合する必要がある。そのため、両キャリア蓄積可能な両極性トランジスタを用いた発光トランジスタが理想的であるが、概念のみでデバイス実証には至っていない。本研究では、高性能両極性トランジスタを作製する上で大きな問題となっている、伝導・注入・蓄積の三問題をナノスケール界面修飾導入によって解決し、初めての有機発光両極性トランジスタ作製に挑む。そして、発光トランジスタが世界初の有機レーザートランジスタ開発へと展開するための足がかりとする。昨年度中に界面制御を駆使した発光トランジスタ作製技術を確立しており、テトラセンおよびルブレン単結晶において有機ELの限界値である1A/cm^2の1000倍以上という超高電流密度下での発光観察に成功した。今年度は、さらに様々な有機半導体結晶に対して界面制御を駆使した両極性発光トランジスタ作製を行った。特に高い発光効率を有する材料を中心にデバイス作製を試みており、様々な材料において発光観測にも成功している。例えば、AC5と呼ばれる材料からは緑色の発光を、BP3Tと呼ばれる材料からは赤色の発光観測した。特に、BP3Tにおいては、テトラセン単結晶と遜色ない極めて高いキャリア移動と高い発光効率(〜80%)が両立している事を見出しており非常に明るい発光の観測に成功した。以上のように、レーザートランジスタ開発の足がかりは十分に達成できており、今後は共振器構造を作り込み光閉じ込めおよび増幅を実現する事によりレーザートランジスタ実現を試みたい。

这项研究的目的是开发使用有机单晶的发光晶体管。晶体管的有源层发光的有机发光晶体管不仅作为具有开关特性的下一代光学器件，而且因其在未来激光振荡方面的潜力而备受关注。特别是，为了实现激光振荡，需要高密度的电子和空穴载流子在有机半导体中高效复合。因此，使用能够积累两种载流子的双极晶体管的发光晶体管将是理想的，但这只是一个概念，尚未被证明为器件。在本研究中，我们将通过引入纳米级界面修饰来解决制备高性能双极晶体管的主要问题——传导、注入和积累三个问题，并尝试制备第一个有机发光双极晶体管。该发光晶体管将成为开发世界上第一个有机激光晶体管的垫脚石。去年，我们建立了充分利用界面控制的发光晶体管制造技术，并能够在超过极限值1000倍的超高电流密度下观察并四苯和红荧烯单晶的发光有机EL，1A/cm^2成功。今年，我们充分利用各种有机半导体晶体的界面控制制造了双极发光晶体管。我们正在尝试使用具有特别高发光效率的材料来制造器件，并且还成功地观察了各种材料的发光。例如，我们观察到一种名为 AC5 的材料发射绿光，以及一种名为 BP3T 的材料发射红光。特别是，我们发现BP3T同时具有极高的载流子迁移率和高发光效率（~80%），可与并四苯单晶相媲美，并且我们成功地观察到了极其明亮的发光。如上所述，我们已经为激光晶体管的发展取得了足够的立足点，未来我们希望尝试通过创建谐振器结构来实现激光晶体管，以实现光学限制和放大。

项目成果

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Efficient Organic Light-Emitting Transistors based on High-Quality Ambipolar Single Crystals.

基于高质量双极单晶的高效有机发光晶体管。

DOI：
10.1021/acsami.0c12842
发表时间：
2020-09-04
期刊：
ACS applied materials & interfaces
影响因子：
9.5
作者：
Yuejuan Wan;Jian Deng;Wanling Wu;Jiadong Zhou;Q. Niu;Haoyuan Li;Huakang Yu;Cheng Gu;Yuguang Ma
通讯作者：
Yuguang Ma

Ambipolar light-emitting organic single-crystal transistors with a grating resonator

具有光栅谐振器的双极发光有机单晶晶体管

DOI：
10.1038/srep10221
发表时间：
2015-05-11
期刊：
Scientific Reports
影响因子：
4.6
作者：
Kenichi Maruyama;Kosuke Sawabe;T. Sakanoue;Jinpeng Li;Wataru Takahashi;S. Hotta;Y. Iwasa;T. Takenobu
通讯作者：
T. Takenobu

Ambipolar light-emitting transistors of a tetracene single crystal

并四苯单晶双极发光晶体管