基于溶液处理的有机半导体器件及其应用

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有机发光二极管(organic light-emitting diodes, OLEDs),具有自发光、响应快、全固态、制备工艺简单、宽视角、超薄、耐高低温、柔性等优点,被誉为最理想和最有潜力的下一代显示技术。有机电致发光显示(OLED)可分为小分子发光显示(SMOLED)和聚合物发光显示(PLED)两种形式。SMOLED起步较早,但需要比较昂贵的真空和掩模设备,生产成本相对较高,而PLED一般采用溶液加工方式制备薄膜,具有低成本的优势。高质量聚合物薄膜的制备是PLED器件制作的关键。旋涂法无疑是最简便快捷的,而且成膜质量好。单色显示屏可以用旋涂法制备,但是全彩显示屏要用到微图案化技术,分别沉积三种不同颜色的电致发光聚合物。目前最有前途的方法就是喷墨打印。喷墨打印彩色图案化技术可以通过调整溶剂的挥发性来得到厚度均匀的膜层。这种非接触式打印方式避免了对功能溶液的接触性污染,而且能极大地节省昂贵的发光材料,因此在PLED制造领域已被确认为向产业化发展的主流技术。在喷墨打印制备全彩PLED显示屏过程中,如何配置可打印的墨水,如何选择溶剂调节参数控制液滴干燥成膜的过程形成均匀的薄膜是制备高性能显示屏的关键。我们将可溶性小分子溶液与聚合物溶液共混调节打印溶液的特性,同时利用高低沸点溶剂共混的方法有效地抑制了咖啡环现象。通过将共轭结构的树枝状蓝色荧光化合物与蓝光材料ADS329BE按照一定比例共混来调节蓝光能量转移层的表面能,改善了液滴在像素坑内的成膜,得到了均匀铺展的膜层,提高了像素的发光面积和显示屏性能。近年来,半导体纳米材料因为它们在纳米/微米集成光电器件应用方面展现出的巨大潜力吸引了无数的吸引力。自组装有机一维纳米晶体结构也因为它们可以通过分子设计调节电学和光学性质、器件制备成本低、操作简单逐渐成为高效有机场效应晶体管,高灵敏光探测器件的重要构成要素。但是目前大多数的工作都集中在FET方面,关于有机一维纳米结构光导器件的工作较少有见报道,而已报道的研究重点也更多偏向新分子的设计与合成。在这里,我们对化合物1的自组装条件进行优化,得到性能优越的有机一维纳米线单晶;接着通过对有机半导体材料和衬底之间的界面进行修饰,即在二者间旋涂PMMA和PS介电层,最终得到了目前已报道的最高性能的基于有机纳米/微米结构的光探测器件。光导增益相比之前提高到1.3×104,电场2×106V下得到的响应度为4,372A W(-10,最高开关比高达104。讨论得出结论,这种相当高的光导增益主要得益于引入介电层之后,材料的载流子迁移率和寿命都得到了提高。
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