CN103887393A - 一种发光晶体管及一种发光显示装置 - Google Patents

一种发光晶体管及一种发光显示装置 Download PDF

Info

Publication number
CN103887393A
CN103887393A CN201410081143.XA CN201410081143A CN103887393A CN 103887393 A CN103887393 A CN 103887393A CN 201410081143 A CN201410081143 A CN 201410081143A CN 103887393 A CN103887393 A CN 103887393A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ionic
complex
lighting transistor
gate insulator
grid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410081143.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN103887393B (zh
Inventor
董桂芳
李晶
刘晓惠
段炼
邱勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Beijing Visionox Technology Co Ltd
Original Assignee
Tsinghua University
Beijing Visionox Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University, Beijing Visionox Technology Co Ltd filed Critical Tsinghua University
Priority to CN201410081143.XA priority Critical patent/CN103887393B/zh
Publication of CN103887393A publication Critical patent/CN103887393A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103887393B publication Critical patent/CN103887393B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/40—Materials therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/38—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/805—Electrodes
    • H10K50/81—Anodes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/805—Electrodes
    • H10K50/81—Anodes
    • H10K50/813—Anodes characterised by their shape
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/805—Electrodes
    • H10K50/82—Cathodes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/805—Electrodes
    • H10K50/82—Cathodes
    • H10K50/822—Cathodes characterised by their shape

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

本发明所述的发光晶体管及发光显示装置，其至少包括基底、漏电极、源电极、半导体层、栅极绝缘层和与栅极绝缘层相连的栅极层，栅极绝缘层中包括可极化并且可发光的材料，优选为发光离子型配合物。该晶体管通过栅极与源极之间的电压，在栅极绝缘层与半导体层界面处感应出载流子，在源/漏电极层中的漏极和源极之间产生导电沟道的同时，形成通过栅极绝缘层的电流并使栅极绝缘层发光。该发光晶体管改变了传统发光晶体管工作电压高、结构复杂或者只有线发光的缺点，通过栅绝缘层发光实现了晶体管的低工作电压和面发光。

Description

一种发光晶体管及一种发光显示装置
技术领域
本发明涉及发光显示领域，具体涉及一种发光晶体管及一种发光显示装置。
背景技术
场效应晶体管(Field Effect Transistor，简称FET)是电子产品中的重要器件之一，其原理在于利用强电场在半导体表面诱导电荷形成导电沟道，通过控制电场强度的大小实现对电流大小的控制。发光二极管(LightEmitting Diode，简称LED)是一种能发光的半导体电子元件，在显示器和照明领域都有着广泛应用。FET和LED常被结合在一起，利用FET来调整控制LED。将FET与LED结合到一个器件中，即将具有发光特性的材料直接加入到FET的半导体中或作为半导体层，利用FET中的栅极电压来控制电流，进而控制发光，就形成了发光晶体管(Light Emitting Transistor，简称LET)。
LET结合了FET的开关性能与LED的发光性能，可以直接驱动器件发光，简化了器件结构，提高了集成度，降低了制作成本。而且LET具有非常广泛的应用前景，其可以应用于大面积的柔性显示中，还在集成电路的信号处理方面有潜在应用，因此成为了新的研究热点。
现有的LET的发光原理如图1(a)和图1(b)所示。如图1(a)所示，LET包括栅极10、绝缘层20、半导体层30和源极40、漏极50。其发光原理为：在栅极电压和源极、漏极的作用下，半导体层与绝缘层相接的界面处会出现带正电的空穴和带负电的电子，在半导体层靠中间的区域空穴与电子复合释放能量发光。
从图1(b)可以看出，其发光区域为线状区域，即电子和空穴复合的区域垂直于基底的一个界面，看起来就是平面上有一条窄线发光，因此现有的OLET的发光面积小，亮度低，不能满足大多数的应用场合。
而针对上述线发光的特点，要增加其亮度就要求LET的发光电压很高，如AlineHepp在《Light-emitting field-effect transistor:simple modeland underlying functional mechanisms》(SPIE5217,Organic Field EffectTransistors II,2003,101)中提出的LET，利用Si/SiO2为基底，发光亮度可达45Cd/m2，发光电压却需要达到50V以上。虽然，也有提出新的结构的LET具有较低发光电压的情况，如A.G.Rinzler在《Low-Voltage,Low-Power,Organic Light-Emitting Transistors for Active Matrix Displays》(Science,2011,332,570.)中提出的一种垂直结构的发光晶体管，工作电压降低到5V，但是结构比较复杂，制备步骤较多，工艺繁琐。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于现有发光晶体管工作电压高、为线发光、结构复杂等，从而提出一种低工作电压、面发光、栅源电压与漏源电压分别控制发光亮度的发光晶体管及一种发光显示装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种发光晶体管，包括基底及设置于所述基底上的发光单元；
所述发光单元包括栅极、栅极绝缘层、半导体层和源/漏电极，所述栅极绝缘层为可极化并且可发光的绝缘层。
上述的发光晶体管中，所述栅极绝缘层中包含离子型配合物。
上述的发光晶体管中，所述离子型配合物采用离子型钌Ru(II)配合物、离子型锇Os(II)配合物和离子型铱Ir(III)配合物及其他离子型配合物中的任一种。
上述的发光晶体管中，所述离子型配合物，掺杂有离子液体，所述离子型配合物采用离子型钌Ru(II)配合物、离子型锇Os(II)配合物、离子型铱Ir(III)配合物及其他离子型发光配合物中的任一种。
上述的发光晶体管中，所述离子型钌Ru(II)配合物的化学式为[Ru(bpy)3](PF6)2，其结构式为：
Figure BDA0000473797160000031
所述离子型锇Os(II)配合物的化学式为[Os(bpy)3](PF6)2，其结构式为：
Figure BDA0000473797160000032
所述离子型铱Ir(III)配合物的化学式为[Ir(ppy)2(dtb-bpy)]PF6，其结构式为：
Figure BDA0000473797160000033
或所述离子型铱Ir(III)配合物的化学式为[Ir(Fppz)2(dtb-bpy)]PF6，其结构式为：
Figure BDA0000473797160000041
上述的发光晶体管中，所述半导体层为无机半导体材料层或有机半导体材料层；
所述无机半导体材料包括元素半导体和化合物半导体；
所述有机半导体材料包括P型半导体和N型半导体。
上述的发光晶体管中，所述发光单元包括沿垂直于所述基底方向依次设置的栅极、栅极绝缘层、源/漏电极和半导体层。
上述的发光晶体管中，所述发光单元包括沿垂直于所述基底方向依次设置的栅极、栅极绝缘层、半导体层和源/漏电极。
上述的发光晶体管中，所述发光单元包括沿垂直于所述基底方向依次设置的源/漏电极、半导体层、栅极绝缘层和栅极。
上述的发光晶体管中，所述发光单元包括沿垂直于所述基底方向依次设置的半导体层、源/漏电极、栅极绝缘层和栅极。
本发明还提供一种发光显示装置，包括以矩阵图案设置的多个发光部，所述发光部包括上述的发光晶体管。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
(1)本发明所述的发光晶体管，其栅极绝缘层为可极化的绝缘层，在栅极电压下，栅极绝缘层被极化，栅极与栅极绝缘层之间以及栅极绝缘层与半导体层之间形成了双电层，两个界面处的双电层相当于纳米级别的电容器，同时，栅极绝缘层的极化会引起半导体层表面载流子的聚集，从而可以有效降低发光晶体管的工作电压。并且，所述栅极绝缘层本身可以发光，而得到的发光晶体管可实现面发光，增加了发光面积和发光亮度。
(2)本发明所述的发光晶体管，其栅极绝缘层包含发光离子型配合物或掺杂离子液体的发光离子型配合物，而离子型配合物的电容比普通绝缘材料高出至少一个数量级，同时，离子型配合物的极化会引起半导体层表面载流子的聚集，从而可以有效降低发光晶体管的工作电压。
(3)本发明所述的发光晶体管，其发光原理为：在栅极电压的作用下，栅极绝缘层在接近栅极的部分形成空穴(或电子)注入，在接近半导体层的部分形成电子(或空穴)注入，电子和空穴向栅极绝缘层内部传输，并在内部复合，复合产生的能量以光的形式辐射，就形成了发光。该过程中，发光晶体管的栅极绝缘层这一整层包含发光型离子配合物或掺杂离子液体的发光离子型配合物，复合发光的界面是平行于基底和半导体层的平面，因此本发明所述的发光晶体管不再是线发光而是面发光元件。
(4)本发明所述的发光晶体管，其发光亮度首先可由栅源电压控制，同时，漏源电压可以控制发光晶体管中半导体层和栅极绝缘层界面处电子(或空穴)的浓度，从而控制注入到栅极绝缘层中的电子(或空穴)的数量，因此漏源电压也可用来控制发光晶体管的发光亮度。本发明所述的发光晶体管是一种可以由栅极电压、漏源电压分别控制发光亮度的发光晶体管。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是现有技术中发光晶体管的结构示意图；
图2(a)-图2(d)是本发明实施例1所述的四种发光晶体管的剖面图；
图3(a)-图3(b)是本发明的实施例1所述的发光晶体管在低栅源电压和高栅源电压下发光的工作原理图；
图4(a)-图4(h)是本发明实施例1所述的具有不同发光方向的发光晶体管剖面图；
图5是本发明实施例1所述的由发光晶体管组成的发光显示装置的示意图；
图6是本发明一种实施例所述的发光晶体管的输出特性曲线；
图7(a)-图7(c)是本发明一种实施例发光晶体管的漏/源电压调制亮度特性曲线。
图中附图标记表示为：1-基底，2-半导体层，3-栅极绝缘层，4-栅极，5-源极，6-漏极，7-控制信号输入端，8-电极引线。
具体实施方式
本发明采用可极化并且可发光的材料为绝缘层材料，制备绝缘层发光的结构简单的发光晶体管及发光显示装置。在栅极施加电压下绝缘层与栅极及绝缘层与半导体之间形成双电层而有效降低工作电压，且由于复合发光平面为平行于基底和半导体层的平面而可以达到面发光，栅极和源流电压均可以通过电场作用控制发光亮度。
实施例1-6中所述离子型钌Ru(II)配合物的化学式为[Ru(bpy)3](PF6)2，其结构式为：
Figure BDA0000473797160000061
其CAS登录号为1269170-12-8。
所述离子型锇Os(II)配合物的化学式为[Os(bpy)3](PF6)2，其结构式为：
Figure BDA0000473797160000071
其CAS登录号为265110-74-5。
采用的离子型铱Ir(III)配合物的化学式为[Ir(ppy)2(dtb-bpy)]PF6，其结构式为：
Figure BDA0000473797160000072
或者化学式为[Ir(Fppz)2(dtb-bpy)]PF6，其结构式为：
Figure BDA0000473797160000073
其中，[Ir(ppy)2(dtb-bpy)]PF6的合成是采用的Jason D.Slinker在《Efficient Yellow Electroluminescence from a Single Layer ofaCyclometalated Iridium Complex》(J.AM.CHEM.SOC.2004,126(9),2763-2767)和DuhaJawadAwad在《EPR Spectroscopy of4,4′-Bis(tert-butyl)-2,2′-bipyridine-1,2-dithiolatocuprates(II)inHost Lattices with Different Coordination Geometries》(Z.Anorg.Allg.Chem.2012,638,(6),965-967)中提到的反应原料与制备方法，具体为：
首先合成dtb-byp配体：在氩气气氛下将氨基钠溶液与4-叔丁基吡啶的混合物加热至145℃，并保持6h至溶液颜色变为金属紫，此过程不需回流，溶液冷却至40℃后用配比为5:1二甲苯：蒸馏水萃取液进行萃取，将得到的有机相用无水硫酸镁干燥，过滤除去干燥剂后，在60℃下于真空中蒸发溶剂得到dtb-byp配体的粗品，采用丙酮重结晶后即可得到dtb-byp配体。
然后制备离子型配合物Ir(ppy2dtb-bpy)PF6：在三口瓶中加入二氯桥联配体[Ir(ppy)2Cl]2dtb-bpy配体和乙二醇，在氩气保护与磁力搅拌下将反应液加热到150℃，并回流15h，待反应液冷却至室温后，加入NH4PF6的水溶液，将所得产物抽滤后用去离子水及甲醇分别洗涤，所得固体在70℃下真空干燥12h制得配合物Ir(ppy2dtb-bpy)PF6的粗产品，将粗产品通过柱层析分离，其溶剂采用配比为20：1的二氯甲烷：丙酮，得到纯的离子型配合物Ir(ppy2dtb-bpy)PF6。
离子型配合物[Ir(Fppz)2(dtb-bpy)]PF6制备方法与Ir(ppy2dtb-bpy)PF6制备方法相同，只是将二氯桥联配体[Ir(ppy)2Cl]2换为二氯桥联配体[Ir(dfppz)2Cl]2。
实施例1
本实施例提供一种发光晶体管，包括基底1及设置于所述基底1上的发光单元；所述发光单元包括栅极4、栅极绝缘层3、半导体层2和源极5/漏极6，所述栅极绝缘层3为可极化并且可发光的绝缘层，在不同的具体应用中，所述可极化的绝缘层可采用不同可极化的材料实现。本实施例中的所述栅极绝缘层3中包含有离子型配合物。
本实施例中的上述发光晶体管，其可以是：
底栅极底接触：即所述发光单元包括沿垂直于所述基底1方向依次设置的栅极4、栅极绝缘层3、源极5/漏极6、半导体层2。
底栅极顶接触：即所述发光单元包括沿垂直于所述基底1方向依次设置的栅极4、栅极绝缘层3、半导体层2和源极5/漏极6。
顶栅极底接触：即所述发光单元包括沿垂直于所述基底1方向依次设置的源极5/漏极6、半导体层2、栅极绝缘层3和栅极4。
顶栅极顶接触：即所述发光单元包括沿垂直于所述基底1方向依次设置的半导体层2、源极5/漏极6、栅极绝缘层3和栅极4。
上述四种结构如图2(a)-2(d)所示，并且根据发光方向的不同，还可以将上述结构调整为图4(a)-4(h)所示的结构。其主要结构特征为：设置在发光方向上的基底1/栅极4/半导体层2/源极5/漏极6/栅极绝缘层3，设置为透明结构。而在非发光方向上的基底1/栅极4/半导体层2/源极5/漏极6/栅极绝缘层3可以采用不透明的结构。
图3(a)和图3(b)为本实施例所述的发光晶体管的发光原理。
如图3(a)所示，在栅极电压下，栅极4与包含有离子型配合物的栅极绝缘层3的界面、包含有离子型配合物的栅极绝缘层3与半导体层2的界面之间形成了双电层，这两个界面处的双电层相当于纳米级别的电容器，而离子型配合物的电容比普通绝缘材料高出至少一个数量级。同时，离子型配合物的极化也会引起半导体层2表面载流子的聚集，因此上述结构的设置能够有效降低晶体管的工作电压。
如图3(b)所示，对于N型半导体层2来说，随着栅极电压的增大，N型半导体层2中的电子会获得较高的能量而注入到含有离子型配合物的栅极绝缘层3中，使得离子型配合物被还原；同时，在正的栅极电压的作用下，栅极4中的空穴会注入到含有离子型配合物的栅极绝缘层3中，使得离子型配合物被氧化。
而对于P型半导体层2来说，随着栅极电压的增大，P型半导体层2中的空穴会获得较高的能量而注入到栅极绝缘层3中，使得其中的离子型配合物被氧化；同时，在负的栅极电压的作用下，栅极4中的电子会注入到栅极绝缘层3中，使得其中的离子型配合物被还原。
这样，离子型配合物在接近栅极4的部分形成空穴(或电子)注入，在接近半导体部分形成电子(或空穴)注入。因为离子迁移积累在电极处形成界面电场，可以有效降低注入势垒而有助于电子或者空穴的注入。电子和空穴向含有离子型配合物的栅极绝缘层内部传输，并且在内部复合，复合产生的能量以光的形式辐射，就形成了发光。在上述实现发光的过程中，由于在栅极绝缘层3的整个面上都含有离子型配合物，因此发光界面是平行于基底1和半导体层2的平面。
本实施例中的上述方案，相对于现有技术中的线发光来说，有效提高了发光晶体管的发光面积和亮度。而且离子型配合物作为栅极绝缘层的发光晶体管，因为离子型配合物的高电容比因而其具有较低的发光电压，一般情况下在5V左右。但是本实施例中的上述方案，与现有技术中的发光电压在5V左右的器件结构相比，具有非常简单的结构，也可大大简化制备工艺。
并且，本实施例中的上述结构，离子型配合物的发光亮度可以由栅源电压来控制。同时，由于漏源电压可以控制半导体层2和栅极绝缘层3界面处的载流子的浓度从而控制注入到栅极绝缘层3中的载流子的数量，因此漏源电压也可以用来控制有机发光晶体管的发光亮度。
本实施例中，还提供一种如图5所示的发光显示装置，包括控制信号输入端7、电极引线8和以矩阵图案设置的多个发光部，所述多个发光部包括上述的有机发光晶体管。本实施例中的发光显示装置，可以很容易进行发光过程的控制，从而进行亮度的控制和调整。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上做如下补充，所述离子型配合物采用离子型钌Ru(II)配合物，其中所述离子型钌Ru(II)配合物的化学式为[Ru(bpy)3](PF6)2，其结构式为：
Figure BDA0000473797160000111
其CAS登录号为1269170-12-8。
栅极绝缘层3也可以采用掺杂了离子液体的离子型配合物，其中所述离子型配合物采用离子型钌Ru(II)配合物、离子型锇Os(II)配合物、离子型铱Ir(III)配合物等离子型配合物中的任一种，所述离子型配合物的化学式和结构式如上所述。以上三种离子型配合物是比较常用的材料，但是在实际应用时并不限定以上三种，还可以为其他的离子型配合物。
上述的离子型配合物应用较为成熟，化学性质稳定。而在离子型配合物中掺杂离子液体，其目的是增加栅极绝缘层的离子浓度，从而有助于双电层的形成，降低工作电压，并且能够缩短响应时间，优化器件性能。
所述发光晶体管中，对于其他各层可选择的材料介绍如下：
基底1：对于发光方向是背向基底1的结构，基底1可以是不锈钢、铝等金属板，这时基底1是不透明的。对于从基底1方向发光的器件，基底1可以是玻璃、硅片或PET等有机聚合物，这时基底1是透明的。
源极5和漏极6：其材料可以是Au、Ag、Ni、Al等导电的金属，也可以是ITO等导电的金属氧化物，还可以是C60、石墨烯以及其他导电聚合物等。对于源极5和漏极6在输出光路上的发光晶体管器件源极5和漏极6的材料优选为ITO、C60等透明导电材料。半导体层2：可以是无机半导体材料也可以是有机半导体材料。其中无机半导体材料可以为元素半导体，如Si、Ge；也可以是化合物半导体，如ZTO、GaN。其中有机半导体材料可以为P型半导体，如并五苯、聚噻吩、红荧烯，也可以为N型半导体，如P(NDI2OD-T2)。对于半导体层2在输出光路上的有机发光晶体管，半导体材料要优选ZTO等透明半导体材料。
栅极4：材料可以是导电的Au、Ag、Ni、Al等金属、ITO等导电的金属氧化物和C60、石墨烯以及导电的聚合物。对于栅极4在输出光路上的发光晶体管器件，栅极4材料要优选为ITO、C60、薄层金属等透明导电材料。
除了栅极绝缘层3的材料之外，其他各层所选的材料并不是本申请的发明要点，因此不做详细介绍。
实施例3
本实施例在实施例2的基础上做如下补充，所述离子型配合物采用离子型锇Os(II)配合物：其化学式为[Os(bpy)3](PF6)2，其结构式为
Figure BDA0000473797160000121
其CAS登录号为265110-74-5。
其它同实施例2。
实施例4
本实施例在实施例2的基础上做如下补充，所述离子型配合物采用离子型铱Ir(III)配合物的化学式为[Ir(ppy)2(dtb-bpy)]PF6，其结构式为
Figure BDA0000473797160000131
其它同实施例2。
实施例5
本实施例在实施例2的基础上做如下补充，所述离子型配合物采用离子型铱Ir(III)配合物的化学式为[Ir(Fppz)2(dtb-bpy)]PF6，其结构式为：
Figure BDA0000473797160000132
其它同实施例2。
实施例6
本实施例中，提供制备权利要求1或权利要求2中的发光晶体管的制备方法。根据所制备的发光晶体管的结构，依次在基底1上制备各层。
以图2(c)所示的发光晶体管器件结构为例，其制备方法包括如下步骤：
S1：对要沉积发光单元的基底1的表面进行光滑处理，例如选择玻璃作为基底1，清洗基底。对基底1的清洗按照如下流程进行：洗液清洗，而后用去离子水反复清洗超声，洗净后在红外灯照射下光照烘干。
S2：按照预先设定的图案形成源极5和漏极6，选择ITO导电薄膜制备源极5和漏极6，源极5和漏极6的沉积工艺可以是反应溅射或湿法旋涂等，然后光刻成图案，也可以是打印或通过掩膜真空蒸镀等。
S3：沉积半导体材料形成半导体层2。半导体材料的沉积工艺可以是传统的成膜工艺，比如化学气相沉积、溅射、旋涂后退火氧化、真空蒸镀、喷墨打印等。以ZTO材料，采用湿法旋涂法工艺为例，具体包括如下流程：
将一定质量的Zn(OAc)2·2H2O和的SnCl2溶解于10ml的乙二醇单甲醚中，加入1ml乙醇胺，室温搅拌至完全溶解。设定旋涂时甩转速800rpm，1s上升，持续3s，然后转速升为3000rpm，3s上升，持续30s，在一定湿度下在180-450℃，以30℃/min的升温速率退火，并在450℃下维持30min，冷却30min，制备得到ZTO半导体层2。
S4：制备含有离子型配合物的栅极绝缘层3。该含有离子型配合物的栅极绝缘层采用沉积工艺制备得到，所选的沉积工艺可以是溶液旋涂、喷墨打印或真空蒸镀。需要注意的是，如果半导体层2是有机半导体材料而离子型配合物的沉积工艺是溶液法，那么该离子型配合物使用的溶剂要选择为不能溶解有机半导体材料的溶剂。材料为Ir离子型配合物[Ir(Fppz)2(dtb-bpy)]PF6：
采用湿法旋涂工艺为例，具体包括如下流程：
配制Ir离子型配合物溶液，采用1，2-二氯乙烷作为溶剂，其浓度约为25mg/ml，旋涂时设定转速1500rpm，2s上升，维持30s，制备得到栅极绝缘层3。
S5：制备栅极4。制备栅极4可选择沉积工艺，可以是反应溅射或溶液旋涂等，然后光刻成图案，也可以是打印或通过掩膜真空蒸镀等。如果采用溶液旋涂或溶液打印工艺沉积栅极4，则溶剂应该选择不能溶解含有离子型配合物的绝缘层的溶剂。以栅极4材料为Ag、制备方法为真空制度为例，本步骤中具体包括如下步骤：
蘸取溶剂擦除部分ITO，80℃下溶剂退火20min，冷却，之后贴上掩膜后蒸镀Ag电极，先以
Figure BDA0000473797160000151
的速率蒸镀
Figure BDA0000473797160000152
后提高速率约
Figure BDA0000473797160000153
共蒸镀80nm Ag电极。
由此制备得到第一种结构的发光晶体管。
当然，制备其他结构的发光晶体管的方法，和上述方法类似，只是根据器件结构的不同，调整一下上述步骤的先后顺序。而且，如果上述制备方法中，涉及到温度控制的话，需要注意温度不能够超过半导体层2和栅极绝缘层3的耐受温度。
而且，如果需要将上述制备得到的发光晶体管应用到集成器件中，或者为了防止发光晶体管被氧化，还可以在器件之上在增加钝化层形成保护。
作为可选的实施方式，制备方法还可以为：
选择玻璃作为基底1；半导体层2使用ZTO薄膜，发光离子型配合物使用Ru离子型配合物，源/漏电极和栅极4材料为Al。基底1的处理及ZTO薄膜的制备同实施例1。
在蒸镀Al源/漏电极时，贴上掩膜，以
Figure BDA0000473797160000154
的速率蒸镀
Figure BDA0000473797160000155
后提高速率约一共蒸100nm Al电极。
制备含有离子型配合物的栅极绝缘层3：配制Ru离子型配合物溶液，溶剂为1，2-二氯乙烷，浓度约25mg/ml，甩膜转速设定为1500rpm，2s上升，维持30s。
而后制备Al栅极4，蘸取溶剂擦除部分ITO，退火，冷却。之后贴上掩膜后蒸镀Al，速率同制备源漏电极时。
其他过程同第一种结构发光晶体管的制备方法，由此得到第二种结构的发光晶体管。
选择基底1为玻璃，源/漏电极为ITO导电薄膜，半导体使用ZTO薄膜，栅极绝缘层材料采用掺杂离子液体BMIMPF6的Ir离子型配合物，所述Ir离子型配合物为[Ir(Fppz)2(dtb-bpy)]PF6：
Figure BDA0000473797160000161
栅极4材料为Ag。基底1的处理及ZTO薄膜的制备同实施例一。
配制Ir离子型配合物溶液：溶剂为乙腈，浓度约25mg/ml，按照摩尔质量比为4:1的比例添加离子液体BMIMPF6；甩膜转速设定为1500rpm，2s上升，维持30s；而后蘸取溶剂擦出部分ITO，80℃下溶剂退火20min，冷却。其他过程同第一种结构有机发光晶体管的制备方法，由此得到第三种结构的发光晶体管。
利用keithley4200、PR705设备对上述三种结构的发光晶体管的光电特性进行测试。其中第一种结构的发光晶体管的输出特性曲线如图6所示。从图中可以看出，该结构的发光晶体管的起亮电压在4V左右。第一种结构的发光晶体管的漏源电压的调制特性曲线如图7所示和表1所示。而第二种结构和第三种结构的发光晶体管得到的结果与其类似。
表1
Figure BDA0000473797160000162
根据图7和表1中记录的数据可知，本实施例中的发光晶体管既可以通过控制栅极和源极间的电压来控制发光亮度，也可以通过控制漏极和源极之间的电压来控制发光亮度。从图7中可以看出，当栅极电压固定时，随着漏极和源极之间的电压VDS的增加，发光的亮度降低。从表1中可以看出来，VDS固定时，栅极电压越大亮度越大。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种发光晶体管，包括基底及设置于所述基底上的发光单元；其特征在于：
所述发光单元包括栅极、栅极绝缘层、半导体层和源/漏电极，所述栅极绝缘层为可极化并且可发光的绝缘层。
2.根据权利要求1所述的发光晶体管，其特征在于：
所述栅极绝缘层中包含离子型配合物。
3.根据权利要求2所述的发光晶体管，其特征在于：
所述离子型配合物采用离子型钌Ru(II)配合物、离子型锇Os(II)配合物和离子型铱Ir(III)配合物及其他离子型配合物中的任一种。
4.根据权利要求2所述的发光晶体管，其特征在于：
所述离子型配合物，掺杂有离子液体，所述离子型配合物采用离子型钌Ru(II)配合物、离子型锇Os(II)配合物、离子型铱Ir(III)配合物及其他离子型发光配合物中的任一种。
5.根据权利要求3或4所述的发光晶体管，其特征在于：
所述离子型钌Ru(II)配合物的化学式为[Ru(bpy)3](PF6)2，其结构式为：
Figure FDA0000473797150000011
所述离子型锇Os(II)配合物的化学式为[Os(bpy)3](PF6)2，其结构式为：
Figure FDA0000473797150000021
所述离子型铱Ir(III)配合物的化学式为[Ir(ppy)2(dtb-bpy)]PF6，其结构式为：
Figure FDA0000473797150000022
或所述离子型铱Ir(III)配合物的化学式为[Ir(Fppz)2(dtb-bpy)]PF6，其结构式为：
Figure FDA0000473797150000023
6.根据权利要求1所述的发光晶体管，其特征在于：
所述半导体层为无机半导体材料层或有机半导体材料层；
所述无机半导体材料包括元素半导体和化合物半导体；
所述有机半导体材料包括P型半导体和N型半导体。
7.根据权利要求1所述的发光晶体管，其特征在于：
所述发光单元包括沿垂直于所述基底方向依次设置的栅极、栅极绝缘层、源/漏电极和半导体层。
8.根据权利要求1所述的发光晶体管，其特征在于：
所述发光单元包括沿垂直于所述基底方向依次设置的栅极、栅极绝缘层、半导体层和源/漏电极。
9.根据权利要求1所述的发光晶体管，其特征在于：
所述发光单元包括沿垂直于所述基底方向依次设置的源/漏电极、半导体层、栅极绝缘层和栅极。
10.根据权利要求1所述的发光晶体管，其特征在于：
所述发光单元包括沿垂直于所述基底方向依次设置的半导体层、源/漏电极、栅极绝缘层和栅极。
11.一种发光显示装置，其特征在于，包括以矩阵图案设置的多个发光部，所述发光部包括权利要求1-10任一所述的发光晶体管。
CN201410081143.XA 2014-03-06 2014-03-06 一种发光晶体管及一种发光显示装置 Active CN103887393B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410081143.XA CN103887393B (zh) 2014-03-06 2014-03-06 一种发光晶体管及一种发光显示装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410081143.XA CN103887393B (zh) 2014-03-06 2014-03-06 一种发光晶体管及一种发光显示装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103887393A true CN103887393A (zh) 2014-06-25
CN103887393B CN103887393B (zh) 2016-07-06

Family

ID=50956208

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410081143.XA Active CN103887393B (zh) 2014-03-06 2014-03-06 一种发光晶体管及一种发光显示装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103887393B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113809264A (zh) * 2021-08-26 2021-12-17 深圳大学 发光晶体管

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008053051A (ja) * 2006-08-24 2008-03-06 Rohm Co Ltd 有機発光装置およびその製造方法
US20090256145A1 (en) * 2006-11-14 2009-10-15 Demitsu Kosan 3-Chome, Chiyoda-Ku Organic thin film transistor and organic thin film light-emitting transistor
CN101855938A (zh) * 2007-09-10 2010-10-06 佛罗里达大学研究基金公司 纳米管使能、栅极电压控制的发光二极管
WO2011026101A2 (en) * 2009-08-31 2011-03-03 Trustees Of Tufts College Silk transistor devices
CN102709310A (zh) * 2012-06-11 2012-10-03 无锡格菲电子薄膜科技有限公司 一种柔性有机发光晶体管显示器件
CN102867914A (zh) * 2011-07-04 2013-01-09 索尼公司 电子器件和半导体器件的制造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008053051A (ja) * 2006-08-24 2008-03-06 Rohm Co Ltd 有機発光装置およびその製造方法
US20090256145A1 (en) * 2006-11-14 2009-10-15 Demitsu Kosan 3-Chome, Chiyoda-Ku Organic thin film transistor and organic thin film light-emitting transistor
CN101855938A (zh) * 2007-09-10 2010-10-06 佛罗里达大学研究基金公司 纳米管使能、栅极电压控制的发光二极管
WO2011026101A2 (en) * 2009-08-31 2011-03-03 Trustees Of Tufts College Silk transistor devices
CN102867914A (zh) * 2011-07-04 2013-01-09 索尼公司 电子器件和半导体器件的制造方法
CN102709310A (zh) * 2012-06-11 2012-10-03 无锡格菲电子薄膜科技有限公司 一种柔性有机发光晶体管显示器件

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113809264A (zh) * 2021-08-26 2021-12-17 深圳大学 发光晶体管

Also Published As

Publication number Publication date
CN103887393B (zh) 2016-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107170762B (zh) Oled显示面板及其制作方法
CN103154005B (zh) 含氮芳香族化合物、有机半导体材料及有机电子器件
CN104517997B (zh) 显示装置及其制造方法
Maddalena et al. Brightness enhancement in pulsed-operated perovskite light-emitting transistors
TWI588150B (zh) 雜環化合物及其利用
US8592261B2 (en) Method for designing semiconductor device
CN104347813B (zh) 晶体管、制造晶体管的方法和包括晶体管的电子装置
CN109301075A (zh) 一种显示面板及其制作方法、显示装置
CN104703952B (zh) 新型有机化合物和具有该有机化合物的有机发光器件和显示装置
CN110233156A (zh) 薄膜晶体管基板的制作方法及薄膜晶体管基板
EP2737559A1 (en) Electroluminescent organic double gate transistor
Kim et al. Efficiency enhancement in tandem organic light-emitting devices with a hybrid charge generation layer composed of BEDT-TTF-doped TPBi/mCP/HAT-CN
EP2583329A1 (en) Electroluminescent organic transistor
CN106298815A (zh) 薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板和显示装置
CN106749050B (zh) 一种以环状二酮为核心的热激活延迟荧光oled材料及其应用
CN105008374B (zh) 新型稠合多环芳族化合物及其用途
Yu et al. Calibrating the hole mobility measurements implemented by transient electroluminescence technology
WO2013122198A1 (ja) 第２ゲート電極を有する有機発光トランジスタ
Ojha et al. Parameter extraction of high-performance material based organic light-emitting transistors (olets)
CN108503655B (zh) 一种杂环化合物及使用该杂环化合物的有机电子装置
CN103887393B (zh) 一种发光晶体管及一种发光显示装置
JP6572473B2 (ja) 有機化合物及びその用途
KR100794570B1 (ko) 세로형 유기 박막 트랜지스터 및 이의 제조방법
CN205985073U (zh) 一种混合沟道的柔性有机发光场效应晶体管
CN109912591B (zh) 一种含有氰基苯或者硫氰基苯的化合物及其在有机电致发光器件上的应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant