有机金属卤化物钙钛矿发光场效应晶体管

基本信息

  • 批准号:
    61674012
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    -- 万
  • 负责人:
    娄志东
  • 依托单位:
    北京交通大学
  • 学科分类:
    F0403.半导体光电子器件与集成
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Organic light emitting field-effect transistors (OLEFETs) are an emerging class of multifunctional optoelectronic devices that combine the electrical switching and current modulating functionalities of a field-effect transistor with the capability of electroluminescence from an organic light-emitting diode (OLED) in a single device architecture. OLEFETs have advantages over OLEDs including gate-tunable EL, minimized exciton losses, and potentially higher EL quantum efficiency inherent to device structures. As one of the simplest integrated organic optoelectronic devices possessing unique EL properties, OLEFETs have potential applications in active matrix full color electroluminescent displays, sensors, and electrically pumped organic lasers. In general, it is required that organic semiconductors in OLEFETs should possess both efficient field-effect and EL characteristics in order to achieve high device performance. Unfortunately, there are few ambipolar organic semiconductors with sufficiently high mobility and EL efficiency. Further development is limited by low field-effect mobilities of well-established OLED materials and poor EL efficiencies of outstanding OFET materials. In this project, in order to achieve efficient electroluminescence at high current densities, we introduce distributed Bragg reflector (DBR) into a bottom-gate architecture and design novel light emitting field-effect transistors with DBR as a dielectric or a DBR microcavity based on organometal halide perovskites, which have excellent physical properties, such as ambipolar carrier transport, high mobility, tunable band gap, and high luminescence efficiency. We investigate their electrical and luminescent characteristics and study the working mechanisms of the devices including charge carrier injection, transport, exciton recombination, light emission, amplified spontaneous emission, and simulated emission. It is expected to realize electrically pumped lasers in light emitting field-effect transistors based on organometal halide perovskites.
有机发光场效应晶体管集有机发光二极管的发光功能和场效应晶体管的开关功能于一体,是实现高效率高亮度电致发光,甚至电泵浦有机激光的最有效的技术途径之一。但材料是制约有机发光场效应晶体管发展的瓶颈,同时具有优良的载流子输运特性和高发光效率的有机材料几乎没有。有机金属卤化物钙钛矿独特而优良的光电特性,如双极载流子输运、高迁移率、灵活可调的直接带隙结构及高发光效率等,满足发光场效应晶体管对沟道材料的要求。本项目在制备高结晶度有机金属卤化物钙钛矿薄膜的基础上,对DBR谐振腔的光学功能与场效应晶体管绝缘栅的电学功能作一体化设计,构建新型DBR绝缘栅发光场效应晶体管和DBR微腔结构发光场效应晶体管,实现高电流密度驱动下的高效电致发光,深入认识器件工作的物理过程,澄清其中的关键物理问题,如钙钛矿的结构及形貌对载流子输运和复合发光的影响、放大自发辐射和受激辐射的增益和损耗等机制,探索实现电泵浦激光的可行途径。

结项摘要

本项目主要在合成二维及三维有机-无机杂化钙钛矿材料的基础上,研制了二维锡基钙钛矿场效应晶体管、混合维度的微晶铅基钙钛矿横向光电探测器及三维铅基钙钛矿二极管型光电探测器,分析了工作机理。获得的重要结果如下:..设计了一种由低k交联PVP(CL-PVP)与活性层接触构成的双层栅极电介质,CL-PVP可提供一个低极性表面,而下面高k的 PVA层可以确保高电容。采用旋涂法制备了底栅结构的 (PEA)2SnI4场效应晶体管。发现(PEA)2SnI4薄膜具有高度结晶的层状结构,有利于横向电荷载流子传输。由于(PEA)2SnI4薄膜与CL-PVP层的相容性,晶体管可以在室温空气中工作,具有p沟道特性,迁移率为0.28 cm2V−1s−1,且迟滞可以忽略。我们的工作可以将溶液处理钙钛矿和低成本已商业化的聚合物电介质集成在底栅场效应晶体管结构中,为其未来在基于溶液法的柔性光电子学中的应用提供了一个新的途径。.有机-无机钙钛矿混合维度微晶由于晶界有限和缺陷密度较低而表现出相对良好的载流子输运特性,集成了二维和单相准二维钙钛矿良好的湿度稳定性和三维钙钛矿的高光响应性在一个单独的晶体中,使之成为很有前途的高性能光电探测器的候选材料。采用反溶剂蒸气辅助法制备了横向结构的 (PEA)2(MA)4Pb5Br16微晶光电探测器,响应度为182.63 AW-1,探测率为2.511014 Jones,增益为5.58102,能探测到光功率密度低至2.47 nWcm-2的光信号。我们的研究结果表明,发展混合维度钙钛矿微晶是构造高效和稳定的光电探测器的一种很有希望的方法。.甲脒碘化铅(FAPbI3)是一种新型的光吸收材料。研制了基于一步溶液处理方法和后退火处理合成的多晶α-FAPbI3薄膜的n-i-p光电二极管型光电探测器,表现出从近紫外到近红外(330–800 nm)的宽带响应,实现了8.6×104的高开/关电流比和7.2/19.5 μs的快速响应时间。该器件具有0.95 AW−1的光响应率和2.8×1012 Jones的高比探测率,外量子效率(EQE)在650 nm照明下,在−1.0 V下接近182%。同时,发现共轭聚合物电解质PFN对p-i-n型α-FAPbI3光电探测器的整体性能既有正面的影响,也有负面的影响。研究结果对选择合适的界面材料进行光电探测器电极修饰具有重要意义。

项目成果

期刊论文数量(29)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Fast and sensitive polymer photodetectors with extra high external quantum efficiency and large linear dynamic range at low working voltage bias
快速、灵敏的聚合物光电探测器,在低工作偏压下具有超高的外量子效率和大的线性动态范围
  • DOI:
    10.1016/j.orgel.2018.08.017
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Organic Electronics
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Wang Yue;Zhu Lijie;Wang Tiening;Hu Yufeng;Deng Zhenbo;Cui Qiuhong;Lou Zhidong;Hou Yanbing;Teng Feng
  • 通讯作者:
    Teng Feng
High sensitivity and fast response solution processed polymer photodetectors with polyethylenimine ethoxylated (PEIE) modified ITO electrode
采用聚乙烯亚胺乙氧基化 (PEIE) 改性 ITO 电极的高灵敏度和快速响应溶液处理聚合物光电探测器
  • DOI:
    10.1364/oe.25.007719
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Optics Express
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Wang Yue;Zhu Lijie;Hu Yufeng;Deng Zhenbo;Lou Zhidong;Hou Yanbing;Teng Feng
  • 通讯作者:
    Teng Feng
Understanding the mechanisms of a conjugated polymer electrolyte for interfacial modification in solution-processed organic-inorganic hybrid perovskite photodetectors
了解溶液处理有机-无机杂化钙钛矿光电探测器中共轭聚合物电解质界面改性的机制
  • DOI:
    10.1016/j.orgel.2020.105729
  • 发表时间:
    2020-08
  • 期刊:
    Organic Electronics
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Quan Zhang;Meng Zhang;Fan Zhang;Xin Liu;Feng Teng;Zhidong Lou;Meng Zhang;Yufeng Hu;Yanbing Hou;Qiuhong Cui
  • 通讯作者:
    Qiuhong Cui
Enhanced efficiency and light stability of planar perovskite solar cells by diethylammonium bromide induced large-grain 2D/3D hybrid film
二乙基溴化铵诱导大晶粒2D/3D杂化薄膜提高平面钙钛矿太阳能电池的效率和光稳定性
  • DOI:
    10.1016/j.orgel.2019.01.016
  • 发表时间:
    2019-04-01
  • 期刊:
    ORGANIC ELECTRONICS
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Huang, Xin;Bi, Wentao;Teng, Feng
  • 通讯作者:
    Teng, Feng
High sensitivity, fast response and low operating voltage organic photodetectors by incorporating a water/alcohol soluble conjugated polymer anode buffer layer
采用水溶性/醇溶性共轭聚合物阳极缓冲层的高灵敏度、快速响应和低工作电压有机光电探测器
  • DOI:
    10.1039/c6ra26750e
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    RSC Advances
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Wang Tiening;Hu Yufeng;Deng Zhenbo;Wang Yue;Lv Longfeng;Zhu Lijie;Lou Zhidong;Hou Yanbing;Teng Feng
  • 通讯作者:
    Teng Feng
共 29 条
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
前往

其他文献

超薄层在白色有机电致发光器件中
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    《物理化学学报》(已录用)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邓召儒;杨盛谊;孟令川;娄志东
  • 通讯作者:
    娄志东
BCP在多层有机电致发光器件中的
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    《光谱学与光谱分析》(已录用)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邓召儒;杨盛谊;娄志东;孟令川
  • 通讯作者:
    孟令川
厚度依赖的Poly(3-hexylthiophene)光伏器件中的磁场效应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    液晶与显示
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马超;胡煜峰;李剑焘;侯延冰;娄志东;邓振波
  • 通讯作者:
    邓振波
F8BT∶P3HT共混薄膜的放大自发辐射
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    发光学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    秦亮;胡煜峰;娄志东;滕枫
  • 通讯作者:
    滕枫
共 4 条
  • 1
前往

娄志东的其他基金

低维Dion-Jacobson相有机无机杂化钙钛矿及其多功能型场效应晶体管的研究
  • 批准号:
    62075009
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    63 万元
  • 项目类别:
    面上项目
高电流密度及高发光效率的双极有机发光场效应晶体管的研究
  • 批准号:
    61177017
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    68.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
新型垂直构型双极有机发光管的研究
  • 批准号:
    60877005
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    40.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

单量子态氦原子的制备和精密测量
  • 批准号:
    11304303
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    30.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
选择性干扰抑制性免疫球蛋白受体(KIRs)表达提高NK细胞杀伤功能的研究
  • 批准号:
    30672387
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    26.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
梯度功能压电材料设计中的力学问题研究
  • 批准号:
    10072041
  • 批准年份:
    2000
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
高效嗜冷产甲烷功能菌群分析及应用
  • 批准号:
    51108378
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
能动磨盘加工大口径离轴非球面反射镜的关键技术
  • 批准号:
    61178043
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    33.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
金黄虎头蜂蜂毒抑制类风湿性关节炎炎症和血管生成的作用机制及物质基础研究
  • 批准号:
    81360679
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    50.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
高电流密度及高发光效率的双极有机发光场效应晶体管的研究
  • 批准号:
    61177017
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    68.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
常压氧化酸浸-湍流电积回收湿法炼锌净化铜渣中金属铜的基础研究
  • 批准号:
    51764035
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    38.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
高强度聚焦超声断层布阵式扫描治疗肝肿瘤的实验研究
  • 批准号:
    39770841
  • 批准年份:
    1997
  • 资助金额:
    13.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
多模态影像结合术后大病理及分子分型引导早期乳腺癌保乳术后瘤床靶区个体化确定研究
  • 批准号:
    81703038
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    19.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Raising diagnostic accuracy and therapeutic perspectives in interstitial lung diseases
提高间质性肺疾病的诊断准确性和治疗前景
  • 批准号:
    441274680
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Dual-responsive organo-sulfur network cathodes for stable high capacity polymer batteries
用于稳定高容量聚合物电池的双响应有机硫网络阴极
  • 批准号:
    441323218
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes
Formats and Practices of Media Studies in the Age of Digital and Social Networks: An Ethnographic and Netnographic Study
数字和社交网络时代媒体研究的格式和实践:民族志和网络志研究
  • 批准号:
    441413969
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Design of collaborative and context aware mobile applications considering normative requirements from legal science and computer science (NORA)
考虑法律科学和计算机科学 (NORA) 的规范要求,设计协作和上下文感知的移动应用程序
  • 批准号:
    441416429
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
FAIRVASC - building registry interoperability to inform clinical care
FAIRVASC - 建立注册表互操作性以告知临床护理
  • 批准号:
    441416480
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Multi-criteria Multi-constraint Path Query Processing on Graph Databases
图数据库的多准则多约束路径查询处理
  • 批准号:
    441421444
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
At Infinity of Symmetric Spaces
在无限对称空间
  • 批准号:
    441425994
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes
Non-judicial rights review. The Promise and Limits of Rights Review by Non-Judicial Public Institutions inGermany, the EU and the UN
非司法权利审查。
  • 批准号:
    441470804
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Automated Modular Synthesis for Reliable Cyber Physical System Design
用于可靠网络物理系统设计的自动模块化综合
  • 批准号:
    441512781
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Independent Junior Research Groups
Pinning and Relaxation of Dislocations in Continuum and Atomistic Models
连续体和原子模型中位错的钉扎和弛豫
  • 批准号:
    441523275
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes