CN105679949A

CN105679949A - 有机发光晶体管及其应用

Info

Publication number: CN105679949A
Application number: CN201510876111.3A
Authority: CN
Inventors: 潘君友; 谭甲辉
Original assignee: Guangzhou Hua Rui Photoelectric Material Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Hua Rui Photoelectric Material Co Ltd; Guangzhou Huarui Photoelectric Material Co Ltd
Priority date: 2014-12-04
Filing date: 2015-12-01
Publication date: 2016-06-15

Abstract

本发明公开了一种有机发光晶体管及其应用，该有机发光晶体管包括依次层叠的衬底、栅电极层、栅绝缘层、发光层以及源漏电极层，所述发光层的材质包含第二有机半导体材料M2和第三有机半导体材料M3，所述M2和M3具有II型半导体异质结结构，且min(Δ(LUMO_M2-HOMO_M3),Δ(LUMO_M3-HOMO_M2))小于或等于M2和M3的三重激发态能级。提供了一种低成本，大面积高效发光有机发光晶体管的解决方案。

Description

有机发光晶体管及其应用

技术领域

本发明涉及有机半导体技术领域，特别是涉及一种有机发光晶体管及其应用。

背景技术

有机发光二极管(Organiclight-emittingdiode,OLED)由于其具有节能，超薄，重量轻，响应速度快，制备工艺简单，成本低廉，同时易于大面积制作和柔性可弯曲的特点，在与其他显示技术竞争中具有独特的优势，被誉为下一代显示器。其中，有源驱动电致发光显示(ActiveMatrixOrganiclight-emittingdiode,AM-OLED)尤为引人关注。在AM-OLED显示技术中，薄膜晶体管(Thinfilmtransistor，TFT)必不可少，使得整个制作工艺流程步骤较多，且需要较为复杂的电路设计。

有机发光晶体管(OrganicLightEmittingTransistor,OLET)是将TFT和OLED集成在一起，利用TFT的栅压调控电流，进一步控制发光。它结合了TFT的开关和OLED的发光功能，将发光和控制两部分集成到一个器件中，不仅简化了器件结构，提高了集成度，更提高了能量的利用效率。与普通的OLED相比，OLET的载流子迁移率较高，可以降低载流子引起的激子淬灭，提高器件的发光亮度和发光效率。因此，OLET在简化平板显示像素结构方面有着可观的前景，有可能取代目前TFT驱动的液晶显示与OLED显示技术，应用于大面积的柔性显示中。同时，OLET还可能在集成电路的信号处理，传感器以及有机电致激光的研究等方面具有潜在的应用价值。

发光晶体管的发光原理如下：在栅压和源漏电压的作用下,空穴和电子分别从源极和漏极注入到有机发光材料中，在发光材料中扩散的载流子相遇形成激子。随后，形成的激子一部分发生复合，在器件的沟道内辐射发光。通过调节栅压，可以改变器件的发光强度和电流密度。但目前发光晶体管的发展受到两方面的限制：1.OLET的发光面积小，一般都为线性区域，即电子和空穴复合的区域垂直于基底的一个界面，而且亮度较低，不能满足大多数的应用场合；2.OLET器件中有机半导体同时担负了载流子传输和发光功能，但具有高迁移率的有机半导体材料会有较好的分子排列和较强的π-π作用往往会导致荧光淬灭，因此OLET器件材料选择的局限非常大，器件性能也一般。

例如A.Hepp等人在(Light-EmittingField-EffectTransistorBasedonaTetraceneThinFilm.Phys.Rev.Lett.91,157406)中报道的第一个真正意义上的OLET，采用Si/SiO2为基底，以并四苯为有源层，即使电压加到50V以上，最高亮度也只有45cd/m²。J.Zaumseil等人在(EfficientTop-Gate,Ambipolar,Light-EmittingField-EffectTransistorsBasedonaGreen-Light-EmittingPolyfluorene.AdvancedMaterials,2006,18,2708-2712)中报道了基于高迁移率且均衡的双极性有机半导体材料F8BT的OLET，也只有0.75％的外量子效率和0.25Wcm^-2的光功率密度。

因此，可实现大面发光且具有较高发光亮度和外量子效率的OLET还有待于改进和发展，尤其是材料的选择及器件结构设计。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种有机发光晶体管，旨在解决现有的有机发光晶体管发光面积小，亮度和外量子效率偏低，不能满足实际应用的问题。

本发明的技术方案如下：

一种有机发光晶体管，包括依次层叠的衬底、栅电极层、栅绝缘层、发光层以及源漏电极层，所述发光层的材质包含第二有机半导体材料M2和第三有机半导体材料M3，所述M2和M3分别独立地选自不同的有机功能材料，所述有机功能材料包括具有空穴传输能力的有机功能材料和具有电子传输能力的有机功能材料，所述M2和M3具有II型半导体异质结结构，M2和M3可形成发光复合受激态(exciplex)，且min(Δ(LUMO_M2-HOMO_M3),Δ(LUMO_M3-HOMO_M2))小于或等于M2和M3的三重激发态能级。

在其中一些实施例中，所述发光层为质量比为1:99-99:1的M2和M3的共混层，更优选的质量比为1:10-10:1之间，最优选的质量比为1:5-5:1之间。M2与M3在此质量比范围内，能够更为有效的形成发光复合受激态(exciplex)，实现较高的发光效率。

在其中一些实施例中，所述发光层包含至少一层材质为所述第二有机半导体材料M2的M2层和一层材质为所述第三有机半导体材料M3的M3层。

在其中一些实施例中，所述发光层为多层结构，所述多层结构由多个M2层和M3层相互交替层叠而成。

在其中一些实施例中，所述发光层包含依次层叠的材质为所述第二有机半导体材料M2的M2层、材质为质量比为1:99-99:1的M2和M3的共混层以及材质为所述第三有机半导体材料M3的M3层。

在其中一些实施例中，所述M2选自：

在其中一些实施例中，所述M3选自：

在其中一些实施例中，M2和M3的组合选自：

在其中一些实施例中，所述发光层的厚度为5-200nm，发光层的厚度较优为8-100nm，发光层的厚度更优为10-60nm。

在其中一些实施例中，所述栅绝缘层与所述发光层之间还设有第一半导体层，所述第一半导体层的材质为第一半导体材料M1；所述发光层与所述源漏电极层之间还设有第二半导体层，所述第二半导体层的材质为第四半导体材料M4；所述M1和M4分别独立选自如下不同的材料组：所述材料组包括第一材料组和第二材料组，所述第一材料组选自P型无机半导体材料、P型有机半导体材料或具有空穴传输能力的有机功能材料，所述第二材料组选自n型无机半导体材料、n型有机半导体材料或具有电子传输能力的有机功能材料。

在其中一些实施例中，当所述发光层为多层结构，其与所述第一半导体层相邻的结构层的材质与所述第一半导体层的材质须满足如下条件：同为具有电子传输能力的有机功能材料或同为具有空穴传输能力的有机功能材料；与所述第一半导体层相邻的结构层的材质为n型半导体材料，则第一半导体层的材质为具有电子传输能力的有机功能材料；与所述第一半导体层相邻的结构层的材质为P型半导体材料，则第一半导体层的材质为具有空穴传输能力的有机功能材料。

在其中一些实施例中，当所述发光层为多层结构，其与所述第二半导体层相邻的结构层的材质与所述第二半导体层的材质须满足如下条件：同为具有电子传输能力的有机功能材料或同为具有空穴传输能力的有机功能材料；与所述第二半导体层相邻的结构层的材质为n型半导体材料，则第二半导体层的材质为具有电子传输能力的有机功能材料；与所述第二半导体层相邻的结构层的材质为P型半导体材料，则第二半导体层的材质为具有空穴传输能力的有机功能材料。

在其中一些实施例中，所述P型有机半导体材料选自：

所述P型无机半导体材料选自：NiO、Cu₂O、Cr₂O₃、MoO₂、PbO、Hg₂O、Ag₂O、MnO、CoO、SnO、Pr₂O₃、Cu₂S、SnS、Sb₂S₃、CuI、Bi₂Te₃、Te或Se。

在其中一些实施例中，所述n型有机半导体材料：

所述n型无机半导体材料选自：ZnO、In₂O₃、Ga₂O₃、TiO₂、MoO₃、SnO₂以及它们的合金SnO₂:Sb、In₂O₃:Sn(ITO)、ZnO:Al、Zn-Sn-O、In-Zn-O或IGZO。

在其中一些实施例中，所述第一半导体层的厚度为1-200nm；所述第二半导体层的厚度为1-200nm。

本发明的另一目的是提供上述有机发光晶体管的应用。

具体的技术方案如下：

上述有机发光晶体管在发光显示器中的应用。

本发明的另一目的是提供一种电子设备。

具体的技术方案如下：

一种电子设备，包含上述的有机发光晶体管。

本发明的有益效果：

本发明的有机发光晶体管中的发光层包含了可形成发光复合受激态的第二有机半导体材料M2及第三有机半导体材料M3。通过多层结构的设计，实现了有机发光晶体管半导体层载流子传输及发光功能的分离。同时复合激发态可提高器件发光亮度和寿命，同时可以实现晶体管器件整个沟道的发光，提供了一种低成本，大面积高效发光有机发光晶体管的解决方案。

附图说明

图1为所述第一半导体层为n型半导体的有机发光晶体管器件的剖面结构示意图；

图2为所述第一半导体层为p型半导体的有机发光晶体管器件的剖面结构示意图；

标号说明：

1-衬底；2-栅电极；3-栅绝缘层；4-第一半导体层；5-发光层；

6-第二半导体层；7a-源电极层；7b-漏电极层。

图3为半导体异质结结构的图示，显示当两种有机半导体材料A和B接触时，按照最高被占据分子轨道(HOMO)和最低未被占据分子轨道(LUMO)的能级的相对位置可能的两种类型，其中，II型是本发明中第二有机半导体材料M2及第三有机半导体材料M3之间的一种优选的异质节结构。

具体实施方式

本发明提供一种有机发光晶体管及其在有机发光显示中的应用，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明所提供的有机发光晶体管中，包含有：衬底(1)；栅电极层(2)；栅绝缘层(3)；源漏电极层(7a及7b),及位于源漏电极之间的发光层(5)，所述的发光层包含有第二有机半导体材料M2及第三有机半导体材料M3，所述M2和M3具有Ⅱ型的半导体异质结结构而且min(Δ(LUMO_M2-HOMO_M3),Δ(LUMO_M3-HOMO_M2))小于或等于第二有机半导体材料M2以及第三有机半导材料M3的三重激发态能级。其中，异质结是指两种不同的半导体相接触形成的界面区域，按照异质结中两种材料导带(LUMO)和价带(HOMO)的对准情况，可将异质结分为Ⅰ型异质结和Ⅱ型异质结，Ⅱ型异质结的基本特性是在交界面附近电子和空穴空间的分隔和在自洽量子阱中的局域化。由于在界面附近波函数的交叠，导致光学矩阵元的减少，从而使辐射寿命加长，激子束缚能减少。

本发明中有机发光晶体管所采用的发光层中包含了第二有机半导体材料M2以及第三有机半导材料M3。M2和M3能够形成发光复合受激态，有较高的发光效率。在一个优选的实施例中，所述的发光层(5)包含有第二有机半导体材料M2以及第三有机半导材料M3的混合物，其中，min(Δ(LUMO_M2-HOMO_M3),Δ(LUMO_M3-HOMO_M2))小于或等于M2的三重激发态能级及M3的三重激发态能级。第二有机半导体材料M2以及第三有机半导材料M3形成复合受激态的能量对应于min(Δ(LUMO_M2-HOMO_M3),Δ(LUMO_M3-HOMO_M2))，这样安排的一个可能的好处是系统的激发态将优先占据能量最低的发光复合受激态或便于M2或M3上的三重激发态的能量向复合受激态转移，从而提高复合受激态的浓度，进而提高发光效率。

本发明中有机发光晶体二极管所采用的发光层可以是单层结构或是两层结构甚至是多层结构。单层结构可以通过真空共沉积的方式或是通过M2和M3的混合溶液制备得到的共混层。

在另一个优选的实施例中，本发明的有机发光晶体二极管的发光层包含有两层结构，其中一层包含有第二半导体材料M2，另一层包含有第三半导材料M3，并且在两层结构中，M2和M3的位置可以进行互换。基于M2和M3的两层结构，亦可根据需要得到两种半导体材料交替，即M2-M3…M2-M3的多层结构，或是在M2半导体层和M3半导体层之间增加M2和M3共混层。

在本发明实施例中，有机发光晶体管所采用的发光层厚度优选为5-200nm，更优为8-100nm，最优为10-60nm。

在本发明实施例中，有机材料的能级结构，HOMO、LUMO、三线态能级(T1)及单线态能级(S1)起着关键的作用。以下对这些能级的决定作一介绍。

HOMO和LUMO能级可以通过光电效应进行测量，例如XPS(X射线光电子光谱法)和UPS(紫外光电子能谱)或通过循环伏安法(以下简称CV)。最近，量子化学方法，例如密度泛函理论(以下简称DFT)，也成为行之有效的计算分子轨道能级的方法。

有机材料的三线态能级T1可通过低温时间分辨发光光谱来测量，或通过量子模拟计算(如通过Time-dependentDFT)得到，如通过商业软件Gaussian03W(GaussianInc.)，具体的模拟方法可参见WO2011141110。

有机材料的单线态能级S1，可通过吸收光谱，或发射光谱来确定，也可通过量子模拟计算(如Time-dependentDFT)得到。

应该注意，HOMO、LUMO、T1及S1的绝对值取决于所用的测量方法或计算方法，甚至对于相同的方法，不同评价的方法，例如在CV曲线上起始点和峰点可给出不同的HOMO/LUMO值。因此，合理有意义的比较应该用相同的测量方法和相同的评价方法进行。本发明实施例的描述中，HOMO、LUMO、T1及S1的值是基于Time-dependentDFT的模拟，但不影响其他测量或计算方法的应用。

下面对合适的M2和M3作一介绍，但不仅限于此。

在某些优先的实施例中，按照本发明的有机发光晶体管，其中M2和M3相互独立地选自不同的有机功能材料，其中一种具有空穴传输能力，另一种具有电子传输能力。

M2和M3可以各自独立的选自有机小分子材料或高聚物材料。

本文中所定义的术语“小分子”是指不是聚合物，低聚物，树枝状聚合物，或共混物的分子。特别是，小分子中没有重复结构。有机小分子的分子量≤3000克/摩尔，较好是≤2000克/摩尔，最好是≤1500克/摩尔。

高聚物，即Polymer，包括均聚物(homopolymer)，共聚物(copolymer)，镶嵌共聚物(blockcopolymer)。另外在本发明中，高聚物也包括树状物(dendrimer)，有关树状物的合成及应用请参见【DendrimersandDendrons,Wiley-VCHVerlagGmbH&Co.KGaA,2002,Ed.GeorgeR.Newkome,CharlesN.Moorefield,FritzVogtle.】。

共轭高聚物(conjugatedpolymer)是一高聚物，它的主链backbone主要是由C原子的sp2杂化轨道构成，著名的例子有：聚乙炔polyacetylene和poly(phenylenevinylene)，其主链上的C原子的也可以被其他非C原子取代，而且当主链上的sp2杂化被一些自然的缺陷打断时，仍然被认为是共轭高聚物。另外在本发明中共轭高聚物也包括主链上包含有芳基胺(arylamine)、芳基磷化氢(arylphosphine)及其他杂环芳烃(heteroarmotics)、有机金属络合物(organometalliccomplexes)等。

合适作为M2，M3的材料可以各自独立的选于空穴(也称电洞)传输材料(HTM)、电子传输材料(ETM)、三重态主体材料。例如在WO2010135519A1、US20090134784A1和WO2011110277A1中对这些有机功能材料有详细的描述，特将此3篇专利文件中的全部内容并入本文作为参考。

在一个优选的实施例中，M2、M3选于有机小分子材料。下面对这些有机小分子功能材料作一些较详细的描述(但不限于此)。

1.HTM

HTM有时也称p型有机半导体材料。合适的有机HTM材料可选包含有如下结构单元的化合物:酞菁、卟啉、胺、芳香胺、联苯类三芳胺、噻吩、并噻吩(如二噻吩并噻吩和二并噻吩)、吡咯、苯胺、咔唑、氮茚并氮芴及它们的衍生物。

可用作HTM的环芳香胺衍生化合物的例子包括(但不限于)如下的一般结构：

其中，每个Ar¹到Ar⁹可独立选自环芳香烃基团，如苯、联苯、三苯基、苯并、萘、蒽、phenalene、菲、芴、芘、屈、苝、薁；芳香杂环基团，如二苯并噻吩、二苯并呋喃、呋喃、噻吩、苯并呋喃、苯并噻吩、咔唑、吡唑、咪唑、三氮唑、异恶唑、噻唑、恶二唑、oxatriazole、二恶唑、噻二唑、吡啶、哒嗪、嘧啶、吡嗪、三嗪、恶嗪、oxathiazine、oxadiazine、吲哚、苯并咪唑、吲唑、indoxazine、苯并恶唑、benzisoxazole、苯并噻唑、喹啉、异喹啉、邻二氮(杂)萘、喹唑啉、喹喔啉、萘、酞、蝶啶、氧杂蒽、吖啶、吩嗪、吩噻嗪、吩恶嗪、dibenzoselenophene、benzoselenophene、benzofuropyridine、indolocarbazole、pyridylindole、pyrrolodipyridine、furodipyridin、benzothienopyridine、thienodipyridine、benzoselenophenopyridine和selenophenodipyridine；包含有2至10环结构的基团，它们可以是相同或不同类型的环芳香烃基团或芳香杂环基团，并彼此直接或通过至少一个以下的基团连结在一起，如氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子、硼原子、链结构单元和脂肪环基团。其中，每个Ar可以进一步被取代，取代基可选为氢、烷基、烷氧基、氨基、烯、炔、芳烷基、杂烷基、芳基和杂芳基。

在一个方面，Ar¹到Ar⁹可独立选自包含如下组的基团：

其中，n是1到20的整数；X¹到X⁸是CH或N；Ar¹如以上所定义。环芳香胺衍生化合物的另外的例子可参见US3567450、US4720432、US5061569、US3615404和US5061569。

在下面的表中列出合适的可作为HTM化合物的例子：

2.ETM

ETM有时也称n型有机半导体材料。原则上，合适的ETM材料的例子并不受特别的限制，任何金属络合物或有机化合物都可能被用作为ETM，只要它们可以传输电子。优选的有机ETM材料可选自三(8-羟基喹啉)铝(AlQ3)、吩嗪、菲罗啉、蒽、菲、芴、二芴、螺二芴、对苯乙炔、三嗪、三唑、咪唑、芘、苝、反茚并芴、顺茚并、二苯并-茚并芴、茚并萘、苯并蒽及它们的衍生物。

另一方面，可用作ETM的化合物是至少包含一个以下基团的分子：

其中，R¹可选于如下的基团：氢、烷基、烷氧基、氨基、烯、炔、芳烷基、杂烷基、芳基和杂芳基，当它们是芳基或杂芳基时，它们与上述HTM中的Ar¹意义相同，Ar¹-Ar⁵与在HTM中所描述的Ar¹意义相同，n是一个从0到20的整数，X¹-X⁸选于CR¹或N。

在下面的表中列出合适的可作ETM化合物的例子：

3.三重态基质材料(TripletHost):

可作为三重态基质的有机化合物的例子选自包含有环芳香烃基的化合物，如苯、联苯、三苯基、苯并、芴；包含有芳香杂环基的化合物，如二苯并噻吩、二苯并呋喃、dibenzoselenophene、呋喃、噻吩、苯并呋喃、苯并噻吩、benzoselenophene、咔唑、indolocarbazole、pyridylindole、pyrrolodipyridine、吡唑、咪唑、三唑类、恶唑、噻唑、恶二唑、oxatriazole、二恶唑、噻二唑、吡啶、哒嗪、嘧啶、吡嗪、三嗪类、oxazines、oxathiazines、oxadiazines、吲哚、苯并咪唑、吲唑、indoxazine、bisbenzoxazoles、benzisoxazole、苯并噻唑、喹啉、异喹啉、cinnoline、喹唑啉、喹喔啉、萘、酞、蝶啶、氧杂蒽、吖啶、吩嗪、吩噻嗪、phenoxazines、benzofuropyridine、furodipyridine、benzothienopyridine、thienodipyridine、benzoselenophenopyridine和selenophenodipyridine；包含有2至10环结构的基团，它们可以是相同或不同类型的环芳香烃基团或芳香杂环基团，并彼此直接或通过至少一个以下的基团连结在一起，如氧原子、氮原子、硫原子、硅原子、磷原子、硼原子、链结构单元和脂肪环基团。其中，每个Ar可以进一步被取代，取代基可选为氢、烷基、烷氧基、氨基、烯、炔、芳烷基、杂烷基、芳基和杂芳基。

三重态基质材料可以有空穴和/或电子传输性能。

在一个优先的实施方案中，三重态基质材料可选于包含至少一个以下基团的化合物：

其中，R¹可相互独立地选于如下的基团：氢、烷基、烷氧基、氨基、烯、炔、芳烷基、杂烷基、芳基和杂芳基，当它们是芳基或杂芳基时，它们与上述HTM中定义的Ar¹和Ar²意义相同；n是一个从0到20的整数，X¹-X⁸选于CH或N，X⁹选于CR¹R²或NR¹。

在下面的表中列出一些三重态基质材料的具体例子:

在一个优选的实施方案中，所述的发光层中，其中，M2和M3可分别选于具有电子传输性能和空穴传输性能的化合物，特别优选的组合是：1)HTM+有电子传输性能的有机主体材料；2)ETM+有空穴传输性能的有机主体材料；及3)HTM+ETM。

下面列出一些优先组合的例子：

值得指出的是，以上所列出的M2和M3组合能形成复合受激态并具有较高发光效率，仅作为本发明的解释，而不用于限定本发明。同时可以预期其他类似的材料组合，在满足min(Δ(LUMO_M2-HOMO_M3),Δ(LUMO_M3-HOMO_M2))小于或等于M2的三重激发态能级及M3的三重激发态能级的前提下，同样具备上述的有益效果。

在某些实施例中，M2或/和M3是高分子材料，其中至少有一个重复单元包含有以上所述的HTM，ETM及主体材料的结构。

在某些实施例中，以上或以下所述的有机功能材料，包括HTM，ETM，Host，荧光发光体，磷光发光体都可以高聚物的形式。

在一个优先的实施例中，适合于本发明的高聚物是共轭高聚物。一般地，共轭高聚物有如下通式:

化学式1

其中B,A在多次出现时可独立选择相同或不同的结构单元

B:具有较大的能隙的π-共轭结构单元,也称骨干单元(BackboneUnit)，选自单环或多环芳基或杂芳基,优先选择的单元形式为苯,联二亚苯(Biphenylene),萘,蒽,菲,二氢菲,9,10-二氢菲,芴,二芴,螺二芴,对苯乙炔,反茚并芴,顺茚并,二苯并-茚并芴,茚并萘及它们的衍生物。

A:具有较小能隙的π-共轭结构单元,也称功能单元(FunctionalUnit)，按照不同的功能要求，可选自包含有以上所述的空穴注入或传输材料(HIM/HTM)，空穴阻挡材料(HBM),电子注入或传输材料(EIM/ETM)，电子阻挡材料(EBM),有机基质材料(Host)，单重态发光体(荧光发光体)，三重态发光体(磷光发光体)的结构单元。

x,y:>0,且x+y＝1；

在一个优先的实施例中，高聚物HTM材料为均聚物,优先的均聚物选自聚噻吩,聚吡咯,聚苯胺,聚联苯类三芳胺,聚乙烯基咔唑及它们的衍生物。

在另一个优先的实施例中，高聚物HTM材料为化学式1表示的共轭共聚物，其中

A:具有空穴输运能力的功能基,可选自包含有以上所述的空穴注入或传输材料(HIM/HTM)的结构单元；在一个优先的实施例中，A选自胺,联苯类三芳胺,噻吩，并噻吩如二噻吩并噻吩和并噻吩,吡咯,苯胺,咔唑,indenocarbazole,氮茚并氮芴,并五苯,酞菁,卟啉及它们的衍生物。

x,y:>0,且x+y＝1；通常y≥0.10,比较好为≥0.15,更好为≥0.20,最好为x＝y＝0.5。

在下面列出合适的可作为HTM的共轭高聚物的例子:

其中

R各自彼此独立地是氢，具有1至20个C原子的直链烷基、烷氧基或硫代烷氧基基团，或者具有3至20个C原子的支链或环状的烷基、烷氧基或硫代烷氧基基团或者是甲硅烷基基团，或具有1至20个C原子的取代的酮基基团，具有2至20个C原子的烷氧基羰基基团，具有7至20个C原子的芳氧基羰基基团，氰基基团(-CN)，氨基甲酰基基团(-C(＝O)NH₂)，卤甲酰基基团(-C(＝O)-X其中X代表卤素原子),甲酰基基团(-C(＝O)-H)，异氰基基团，异氰酸酯基团，硫氰酸酯基团或异硫氰酸酯基团，羟基基团，硝基基团，CF₃基团，Cl,Br,F，可交联的基团或者具有5至40个环原子的取代或未取代的芳族或杂芳族环系，或具有5至40个环原子的芳氧基或杂芳氧基基团，或这些体系的组合，其中一个或多个基团R可以彼此和/或与所述基团R键合的环形成单环或多环的脂族或芳族环系；

r是0,1,2,3或4；

s是0,1,2,3,4o或5；

另一类优先选择的有机ETM材料是具有电子传输能力的高聚物,包括共轭高聚物和非共轭高聚物。

优先选择的高聚物ETM材料为均聚物,优先的均聚物选自聚菲,聚菲罗啉,聚茚并芴,聚螺二芴,聚芴及它们的衍生物。

优先选择的高聚物ETM材料为化学式1表示的共轭共聚物，其中A在多次出现时可独立选择相同或不同的形式:

A:具有电子输运能力的功能基,优先选自三(8-羟基喹啉)铝(AlQ₃),苯,联二亚苯,萘,蒽,菲,Dihydrophenanthrene,芴,二芴,螺二芴,对苯乙炔,芘,苝,9,10-Dihydrophenanthrene,吩嗪,菲罗啉,反茚并芴,顺茚并,二苯并-茚并芴,茚并萘,苯并蒽及它们的衍生物

x,y:>0,且x+y＝1.通常y≥0.10,比较好为≥0.15,更好为≥0.20,最好为x＝y＝0.5.

高聚物的例子在如下的专利申请中公开：WO2007043495,WO2006118345,WO2006114364,WO2006062226,WO2006052457,WO2005104264,WO2005056633,WO2005033174,WO2004113412,WO2004041901，WO2003099901,WO2003051092,WO2003020790,WO2003020790,US2020040076853,US2020040002576,US2007208567,US2005962631,EP201345477,EP2001344788,DE102004020298,特将以上专利文件中的全部内容并入本文作为参考。

在另一个的实施例中，适合于本发明的高聚物是非共轭高聚物。这可以是所有功能基团，如电子传输或空穴传输基团都在侧链上，而主链是非共轭的高聚物。一些用作磷光主体或磷光发光材料的这类非共轭高聚物在US7250226B2，JP2007059939A，JP2007211243A2和JP2007197574A2等专利申请中有公开，一些用作荧光发光材料的这类非共轭高聚物在JP2005108556,JP2005285661和JP2003338375等专利申请中有公开。另外，非共轭高聚物也可以是一种高聚物，主链上共轭的功能单元通过非共轭的链接单元链接起来，这种高聚物的例子在DE102009023154.4和DE102009023156.0中有公开。特将以上专利文件中的全部内容并入本文作为参考。

在某些实施例中，以上所述的发光层中还进一步包含其他的有机功能材料，包括空穴(也称电洞)注入或传输材料(HIM/HTM)，空穴阻挡材料(HBM)，电子注入或传输材料(EIM/ETM)，电子阻挡材料(EBM)，有机基质材料(Host)，单重态发光体(荧光发光体)，三重态发光体(磷光发光体)，特别是发光有机金属络合物。例如在WO2010135519A1、US20090134784A1和WO2011110277A1中对各种有机功能材料有详细的描述，特此将此3篇专利文件中的全部内容并入本文作为参考。

术语“p型半导体材料”是指具有至少10^-6cm²/Vs的p-型载流子(空穴)迁移率的半导体材料(在场效应传输条件下测量得到)。优选的p-型载流子迁移率在场效应传输条件下测出的至少为10_- ⁴cm²/Vs。

术语“n型半导体材料”是指具有至少10_- ⁶cm²/Vs的n-型载流子(电子)迁移率的半导体材料(在场效应传输条件下测量得到)。优选的n-型载流子迁移率在场效应传输条件下测出的至少为10_- ⁴cm²/Vs。

在一个优先的实施例中，按照本发明的有机发光晶体管，还包含有第一半导体层(4)，其中所述的第一半导体层包含有p型半导体材料M1。

在某些实施方案中，min(Δ(LUMO_M2-HOMO_M3),Δ(LUMO_M3-HOMO_M2))≤T1(M1)-0.2eV,较好是≤T1(M1)-0.1eV，更好是≤T1(M1)-0.05eV，最好是≤T1(M1)，其中T1(M1)是M1的三线态能级。

第一半导体层(4)包含有的p型半导体材料M1可以选自p型无机半导体和有机空穴传输材料(HTM)。所述的第一半导体层(4)的厚度一般在1到500nm之间，较好是1到300nm之间，更好是1到200nm之间，最好是1到100nm之间。

在一个优先的实施例中，M1可以选自有机空穴传输材料(HTM)。原则上，本技术领域的技术人员已知的任何空穴传输材料(HTM)都可以用作本发明中第一半导体层(4)中的p型半导体材料M1。合适的HTM如前或如下所述，优选的包含有胺、三芳基胺、酞菁、噻吩、吡咯、咔唑、茚并咔唑、吲哚咔唑以及其异构体和衍生物基团的小分子和高聚物。

以下列出一些合适的可作为M1的p型有机半导体材料的具体例子：

在另一个优先的实施例中，M1可以选自无机p型半导体材料。合适的无机p型半导体选自金属氧化物，硫族化合物，IV族、II-VI族、III-V族和IV-VI族半导体，包括前述任何一种的合金，和/或包含前述任何一种合金的混合物。典型但非限制性的实例包括NiO、Cu₂O、Cr₂O₃、MoO₂、PbO、Hg₂O、Ag₂O、MnO、CoO、SnO、Pr₂O₃、Cu₂S、SnS、Sb₂S₃、CuI、Bi₂Te₃、Te、Se。

在一个优先的实施例中，按照本发明的有机发光晶体管，还包含有第二半导体层(6)，其中所述的第二半导体层含有n型半导体材料M4。

在某些实施方案中，min(Δ(LUMO_M2-HOMO_M3),Δ(LUMO_M3-HOMO_M2))≤T1(M4)-0.2eV,较好是≤T1(M4)-0.1eV，更好是≤T1(M4)-0.05eV，最好是≤T1(M4)，其中T1(M4)是M4的三线态能级。

第二半导体层(6)中包含的n型半导体材料M4可以选自n型无机半导体和有机电子传输材料(ETM)。所述的第二半导体层(4)的厚度一般在1到500nm之间，较好是1到300nm之间，更好是1到200nm之间，最好是1到100nm之间。

在一个优先的实施例中，M4可以选自有机电子传输材料(ETM)。原则上，本技术领域的技术人员已知的任何电子传输材料(ETM)都可以用作本发明中第半导体层(6)中的n型半导体材料M4。合适的ETM如前或如下所述，优选的包含有吡啶、嘧啶、吡嗪、吩嗪、苝、芘、咪唑、噁二唑、三嗪、三唑、吩嗪以及其异构体和衍生物基团的小分子和高聚物。

以下列出一些合适的可作为M4的n型有机半导体材料的具体例子：

在另一个优先的实施例中，M4可以选自无机n型半导体材料。合适的无机n型半导体材料可以选自金属氧化物，硫族化合物，IV族化合物，II-VI族化合物，II-V族化合物，III-VI族化合物，III-V族化合物，IV-VI族化合物，I-III-VI族化合物，II-IV-VI族化合物，II-IV-V族化合物，包括前述任何一种的合金，和/或包含前述任何一种、包括三元和四元混合物或合金的混合物。典型但非限制性的实例包括TiO₂、ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdO、CdS、CdSe、CdTe、MgS、MgSe、SnO₂、Ga₂O₃、GaAs、GaN、GaP、GaSe、GaSe、GaSb、HgO、HgS、HgSe、HgTe、In₂O₃、InAs、InN、InP、InSb、AlAs、AlN、AlP、AlSb、TIN、TIP、TlAs、TlSb、PbO、PbS、PbSe、PbTe、Ge、Si，包括前述任何一种的合金，和/或包含前述任何一种、包括三元和四元混合物或合金的混合物。

在一个优选的实施方案中，无机n型材料选自金属氧化物，IV族、III-V族、IV-VI族和II-VI族半导体，包括前述任何一种的合金，和/或包含前述任何一种、包括三元和四元混合物或合金的混合物。优选的金属氧化物包括但不限于ZnO、In₂O₃、Ga₂O₃、TiO₂、MoO₃、SnO₂以及它们的合金SnO₂:Sb、In₂O₃:Sn(ITO)、ZnO:Al、Zn-Sn-O、In-Zn-O、IGZO(如InGaZnO₄、In₂Ga₂ZnO₇、InGaZnOx)等。

合适作为第一半导体层(4)及第二半导体层(6)中包含的p型半导体材料M1和n型半导体材料M4的半导体材料在US5892244、US5998804、US6723394以及在非专利文献Chem.Rev.2012,112,2208–2267中有详细的描述，特将上述文件中的全部内容并入本文作为参考。

本发明还涉及前述有机发光器件的制备方法。用于半导体材料沉积方法是本领域技术人员已知的且在文献中有描述，示例性的沉积方式包括化学气相沉积(CVD)或者物理气相沉积，以及溶液涂布方法。在一个优选的实施方案中，使用溶液加工技术沉积和/或形成根据本发明的发光器件的层结构。合适的溶液加工技术包括但不限于以下的技术:浸涂法、旋涂法、狭缝涂布、喷墨印刷、凸版印刷、丝网印刷、刮刀涂布、辊筒印刷、反向辊筒印刷、平版印刷、柔性版印刷、卷筒纸印刷、喷涂、刷涂或凹版移印。

在一种优选的实施例中，按照本发明的发光器件中，所述第一半导体层(4)及第二半导体层(6)中包含的p型半导体材料M1和n型半导体材料M4位置可以互换。为了确保本发明中有机发光晶体管的实现，当发光层为两层结构或多层结构时，最外层材料与其相邻的半导体层即第一半导体层(4)或第二半导体层(6)的半导体材料必须同时为空穴传输材料或是电子传输材料。

在一个优选的实施方案中，发光层包含两层结构，且第一半导体层(4)及第二半导体层(6)中分别包含有p型半导体材料M1和n型半导体材料M4。优先地，第一半导体层(4)的p型半导体材料M1与发光层中的空穴传输材料(HTM)相邻，同时第二半导体层(6)的n型半导体材料M4与发光层中的电子传输材料(ETM)相邻。当第一半导体层(4)及第二半导体层(6)中包含的p型半导体材料M1和n型半导体材料M4位置互换，发光层中空穴传输材料(HTM)与电子传输材料(ETM)的位置也相应调换，即保证p型半导体材料M1与发光层中的空穴传输材料(HTM)相邻，n型半导体材料M4与电子传输材料(ETM)相邻。

图1是根据本发明的典型OLET器件的剖面结构示意图，其包括提供在基底(1)上的栅电极(2)、提供在栅电极(2)上的栅绝缘层(3)(介电材料层)、提供在栅绝缘层(3)上的第一半导体层(4)，其中第一半导体层(4)为n型半导体材料、提供在第一半导体层(4)上的发光层(5)、提供在发光层(5)上的第二半导体层(6)，其中第二半导体层(6)为p型半导体材料、以及提供在第二半导体层(6)上的源漏电极层(7a，7b)。需要指出的是，当发光层(5)为双层结构时，与第一半导体层(4)相邻的为电子传输材料ETM(5a),与第二半导体层(6)相邻的为空穴传输材料HTM(5b)。

图2是根据本发明的典型OLET器件的剖面结构示意图，其包括提供在基底(1)上的栅电极(2)、提供在栅电极(2)上的栅绝缘层(3)(介电材料层)、提供在栅绝缘层(3)上的第一半导体层(4)，其中第一半导体层(4)为p型半导体材料、提供在第一半导体层(4)上的发光层(5)、提供在发光层(5)上的第二半导体层(6)，其中第二半导体层(6)为n型半导体材料、以及提供在第二半导体层(6)上的源漏电极层(7a，7b)。需要指出的是，当发光层(5)为双层结构时，与第一半导体层(4)相邻的为空穴传输材料HTM(5a),与第二半导体层(6)相邻的为电子传输材料ETM(5b)。

按照本发明的发光器件包含有一衬底(1)。衬底(1)可以是透明的、半透明的、不透明的或反射的，优选为透明基底，有利于发光的透出。衬底可以是刚性的或弹性的，可以是塑料、金属、陶瓷、半导体晶片或玻璃。最好是基片有一个平滑的表面。无表面缺陷的基板是特别理想的选择。在一个优选的实施例中，基片是柔性的，可选于聚合物薄膜或塑料，其玻璃化温度T_g为150℃以上，较好是超过200℃，更好是超过250℃，最好是超过300℃。合适的柔性基板的例子有聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)以及聚酰亚胺(PI)。

按照本发明的发光器件包含有一栅绝缘层(3)。合适的栅绝缘层(3)可以包含任何绝缘材料。

优选地，栅绝缘层(3)包含有机材料，更为优选为当材料经过光照和/或加热可以被固定的有机材料，即绝缘层可以通过光照和/或加热的方式固定。这类材料是本领域相关技术人员所熟知的，特别优选的是可固定材料是具有可交联基团的有机聚合物，所述基团经光照或加热彼此反应。交联基团为包含交联剂的基团，其在辐射或加热或两者的共同作用下引发交联。辐射源可以是电子束和UV光，优选的UV光选自波长为200至400nm的，其中300至400nm的UV光或辐射是特别优选的。同时，优选的热交联温度为100到250℃,特别优选的热交联温度为120到200℃。

典型但非限制性的交联基团为Scheler等人在Macromol.Symp.254,203-209(2007)中公开的丙烯酸酯基团；还有在WO2006/043087A1中公开的乙烯基基团或苯乙烯基团，和Mueller等人在Nature.42,829-833(2003)中公开的氧杂环丁烷基团，以及在WO2004/100282A2中公开的叠氮基团。

适合的用于栅绝缘层(3)的有机介电材料包括，但不限于聚苯乙烯(PS)、聚乙烯醇(PVA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰亚胺(PI)、聚氯乙烯(PVC)、聚有机硅氧烷、聚对乙烯基苯酚(PVP)、聚(α-甲基苯乙烯)、聚(α-乙烯基萘)、聚乙烯、聚(乙烯基甲苯)、顺式-聚丁二烯、聚丙烯、聚异戊二烯、聚(4-甲基-1-戊烯)、聚(4-甲基苯乙烯)、聚(2-甲基-1,3-丁二烯)、聚(对二甲基苯)、聚(甲基丙烯酸环己酯)、聚(氯苯乙烯)、聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)、聚异丁烯、聚(乙烯基环己烷)、聚(肉桂酸乙烯酯)、聚苯撑、聚(4-乙烯基联苯)、聚(1,3-丁二烯)以及含氟聚合物。特别优选的是具有1.0至5.0，更为优选为1.8至4.0的低介电常数(permittivity)(或介电常数(dielectricconstant))的有机介电材料，如在专利文献中US2007/0102696A1或US7095044以及非专利文献(G.Dubois,et,al.LowDielectricConstantMaterials,Chem.Rev.,2010,110,56–110)所公开的绝缘材料，特将以上专利文件及文献中的全部内容并入本文作为参考。

在一个优选的实施例中，栅绝缘层(3)包含有无机绝缘材料，其可以选于金属氧化物，氮化物，硫化物或其他，例如SiO_x，SiN_x，TiO_x，TaO_x，ZrO_x，HfO_x，AlO_x，YO_x，LaO_x，GdO_x，其中x为1至4，及他们的混合物。

栅绝缘层也可以是上述有机绝缘层及无机绝缘层材料中任意1种或多种的组合，所述组合例如Ta₂O₅/PMMA、Al₂O₃/PMMA、YO_x/PVP、SiO₂/PVA、SiO₂/PMMA、TiO₂/PS，优选组合为SiO₂/PMMA。

栅绝缘层(3)的厚度可以从1nm至1μm，较好是从5nm至0.8μm，更好是从50nm至0.5μm，最好是从80nm至0.5μm变化。绝缘层也可以被称为介电层。

本发明中所述的源漏电极层(7a及7b)原则上可以使用任何具有导电性的金属材料、导电氧化物及导电聚合物等。为了在有机晶体管中得到更好的电荷注入从而得到更好的器件性能，要求电极材料的功函数与相邻的半导体材料能级匹配，如果相邻的是p型半导体材料，为HOMO能级或价带能级；相邻的是n型半导体材料，则为LUMO能级或导带能级。优选的，电极材料功函数与半导体能级差的绝对值小于0.5eV，较好是小于0.3eV，最好是小于0.2eV。

进一步，与p型半导体材料相邻的电极材料包括但不限于：Al、Cu、Au、Ag、Mg、Fe、Co、Ni、Mn、Pd、Cr、V、Pt、ITO、铝掺杂氧化锌(AZO)、PEDOT:PSS、聚吡咯，聚苯胺等。与n型半导体材料相邻的电极材料包括但不限于：Al、Au、Ag、Ca、Ba、Mg、LiF/Al、MgAg合金、BaF₂/Al、Cu、Fe、Co、Ni、Mn、Pd、Pt、ITO等。其他一些本领域普通技术人员熟知的电极材料亦可选择使用，包括但不限于无机或有机的材料、或二者的组合物。电极可以通过物理气相沉积和印刷方式制备。例如，金属和金属氧化物可以通过真空热蒸发、射频磁控溅射、电子束等方法进行沉积；同时金属氧化物、导电聚合物可以通过液体涂布，例如喷涂、浸涂、卷筒涂覆或旋转涂布。

本发明还涉及用于制备有机发光晶体管的方法，正如图1中实例性说明的，其中：a)在衬底(1)上形成栅电极(2)，b)在栅电极(2)和衬底(1)部分上面形成栅绝缘层(3)，c)在栅绝缘层(3)上依次形成第一半导体层(4)、发光层(5)、第二半导体层(6)，d)在第二半导体层(6)的至少一部分上形成源漏电极层(7a及7b)。

本发明还涉及按照本发明的有机发光晶体管在各种发光显示器中的应用，包括，但不限于显示器背板，照明设备，激光等等。

本发明还涉及包括根据本发明的有机发光晶体管的电子设备。

下面将结合优选实施例对本发明进行了说明，但本发明并不局限于下述实施例，应当理解，所附权利要求概括了本发明的范围在本发明构思的引导下本领域的技术人员应意识到，对本发明的各实施例所进行的一定改变，都将被本发明的权利要求书的精神和范围所覆盖。

具体实施例

1.材料及能级结构

在本发明的实施例中，发光层中第二有机半导体材料M2以及第三有机半导材料M3可分别选自TCTA和B3PYMPM组合，及TAPC和BTPS的组合。TCTA的结构式如下：

B3PYMPM的结构式如下：

TAPC的结构式如下：

BTPS的结构式如下：

TCTA/B3PYMPM和TAPC/BTPS的组合可形成复合受激态，并且能形成Ⅱ型的异质结结构。

p型半导体材料M1和n型半导体材料M4分别为DH-4T和DFH-4T。

DH-4T的结构式如下：

p型高聚物材料P1的结构式如下，分子量Mw为190Kg/mol：

DFH-4T的结构式如下

上述材料TCTA、B3PYMPM、DH-4T、P1、DFH-4T的合成方法均为现有技术，详见现有技术中的参考文献，在此不再赘述。

有机材料的能级可通过量子计算得到，比如利用TD-DFT(含时密度泛函理论)通过Gaussian09W(GaussianInc.)，具体的模拟方法可参见WO2011141110。首先用半经验方法“GroundState/Semi-empirical/DefaultSpin/AM1”(Charge0/SpinSinglet)来优化分子几何结构，然后有机分子的能量结构由TD-DFT(含时密度泛函理论)方法算得“TD-SCF/DFT/DefaultSpin/B3PW91”与基组“6-31G(d)”(Charge0/SpinSinglet)。HOMO和LUMO能级按照下面的校准公式计算，S1和T1直接使用。

HOMO(eV)＝((HOMO(G)×27.212)-0.9899)/1.1206

LUMO(eV)＝((LUMO(G)×27.212)-2.0041)/1.385

其中HOMO(G)和LUMO(G)是Gaussian09W的直接计算结果，单位为Hartree。具体的模拟方法可参见WO2011141110。结果如表一所示，其中高聚物P1是通过对如下的三聚体模拟而得：

表一

其中，min(Δ(LUMO₍TCTA₎-HOMO₍B3PYMPM₎),Δ(LUMO₍B3PYMPM₎-HOMO₍TCTA₎))＝2.40eV，小于TCTA和B3PYMPM的三重激发态能级(T1)。

min(Δ(LUMO₍TAPC₎-HOMO₍BTPS₎),Δ(LUMO₍BTPS₎-HOMO₍TAPC₎))＝2.33eV，小于TAPC和BTPS的三重激发态能级(T1)。

2.OLET器件的制备及性能

下面通过具体实施例来详细说明采用上述有机发光晶体管器件的制备过程，

实施例1

制备步骤如下：

a、Si/SiO₂基底的清洗：使用H₂SO₄：H₂O₂(3：1，vol％)溶液煮沸10-20min，之后去离子水超声清洗数次，然后异丙醇超声清洗，氮气吹干；

b、绝缘层沉积:200nm的PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)通过配置成溶液浓度为10mg/ml甲苯溶液旋转涂布而成，并在真空条件下80℃处理120分钟；

c、有机半导体层沉积:基于前述介绍的原因，在高真空(1×10^-6毫巴)中依次蒸镀DFH-4T(6nm)，B3PYMPM(15nm)，TCTA(15nm)，DH-4T(15nm),其中DFH-4T和DH-4T的蒸镀速率为B3PYMPM和TCTA蒸镀速率为蒸镀速率通过石英晶振片监测得到；

d、源漏电极沉积:Au(30nm)在高真空(1×10^-6毫巴)中通过金属掩膜热蒸镀而成，形成的沟道宽度为120μm；

有机发光晶体管器件的电学性能通过装备有Micromanipulator450PM探针台的Keithley420半导体分析仪来表征，其他重要的参数如效率及外部量子效率通过校正的硅光二极管测量获得。

晶体管特性测量如下：

V_D＝80V并且V_G由-20V至+80V扫描。

在饱和模式下采用下列公式计算迁移率：

μ = \frac{2 L}{W * C} * {(\frac{\partial s q r t I D}{\partial V G})}^{2}

当V_D＝80V，V_G为80V时，可以得到全沟道发光，亮度约为2200cd/m²。

实施例2

在Si/SiO₂基底上制备OLFT并且如实施例1中所述那样表征，除了步骤“有机半导体层沉积”以如下的步骤进行。

有机半导体层沉积:在高真空(1×10^-6毫巴)中依次蒸镀DFH-4T(6nm)，B3PYMPM：TCTA混合物(1:1，30nm)，DH-4T(15nm),其中B3PYMPM：TCTA混合物通过共蒸镀方式沉积，两者的质量比为1：1，总的沉积速率在之间，DH-4T的蒸镀速率为蒸镀速率通过石英晶振片监测得到；

当V_D＝80V，V_G为80V时，可以得到全沟道发光，亮度约为1500cd/m²。

实施例3

采用聚合物材料LSJ001作为p型半导体制备OLET并且如实施例1中所述那样表征。

Si/SiO₂基底清洗方式如实施例1中所述，其他步骤按如下方法进行：

Si/SiO₂基底修饰：将氮气吹干的Si/SiO₂基底成环形均匀分布放与培养皿中，置于真空烘箱在90℃保持30min，降至室温后在培养皿中间滴加一滴十八烷基三氯硅烷(OTS)，之后在真空条件下120℃保持120min，冷却至室温取出。修饰后的基底依次用正己烷，三氯甲烷，异丙醇超声清洗，氮气吹干待用。

半导体层沉积：在氮气手套箱中，OTS修饰后的Si/SiO₂基底上旋涂P1的甲苯溶液(5mg/ml)，控制速率得到20nm薄膜，随后在180℃热板上处理60min。之后在高真空(1×10^-6毫巴)中依次蒸镀TCTA(15nm)，B3PYMPM(15nm)，DFH-4T(15nm),其中DFH-4T的蒸镀速率为TCTA和B3PYMPM蒸镀速率为蒸镀速率通过石英晶振片监测得到；

源漏电极沉积:LiF(0.8nm)/Al(50nm)在高真空(1×10^-6毫巴)中通过金属掩膜热蒸镀而成，形成的沟道宽度为120μm。

当V_D＝-80V，V_G为-80V时，可以得到全沟道发光，亮度约为3500cd/m²。

实施例4

在经过OTS修饰的Si/SiO₂基底上制备OLFT并且如实施例3中所述那样表征，除了步骤“有机半导体层沉积”以如下的步骤进行。

半导体层沉积：在氮气手套箱中，OTS修饰后的Si/SiO₂基底上旋涂P1的甲苯溶液(5mg/ml)，控制速率得到20nm薄膜，随后在180℃热板上处理60min。之后在高真空(1×10^-6毫巴)中依次蒸镀BB3PYMPM：TCTA混合物(1:1，30nm)，DFH-4T(15nm),其中B3PYMPM：TCTA混合物通过共蒸镀方式沉积，两者的质量比为1：1，总的沉积速率在之间,DFH-4T的蒸镀速率为蒸镀速率通过石英晶振片监测得到；

当V_D＝-80V，V_G为-80V时，可以得到全沟道发光，亮度约为2600cd/m²。

实施例5

在Si/SiO₂基底上制备OLFT并且如实施例2中所述那样表征，除了步骤“有机半导体层沉积”中用TAPC:BTPS混合物(1:1，30nm)代替B3PYMPM：TCTA混合物。

当V_D＝80V，V_G为80V时，可以得到全沟道发光，亮度约为1300cd/m²。

测试结果表明，本实施例中的OLFT在发光层引入了形成复合受激态的混合物，器件的发光效率和外量子效率都有了较大的提高，且能实现全沟道发光。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种有机发光晶体管，包括依次层叠的衬底、栅电极层、栅绝缘层、发光层以及源漏电极层，其特征在于，所述发光层的材质包含第二有机半导体材料M2和第三有机半导体材料M3，所述M2和M3分别独立地选自不同的有机功能材料，所述有机功能材料包括具有空穴传输能力的有机功能材料和具有电子传输能力的有机功能材料，所述M2和M3具有II型半导体异质结结构，且min(Δ(LUMO_M2-HOMO_M3),Δ(LUMO_M3-HOMO_M2))小于或等于M2和M3的三重激发态能级。

2.根据权利要求1所述的有机发光晶体管，其特征在于，所述发光层为质量比为1:99-99:1的M2和M3的共混层。

3.根据权利要求1所述的有机发光晶体管，其特征在于，所述发光层包含至少一层材质为所述第二有机半导体材料M2的M2层和一层材质为所述第三有机半导体材料M3的M3层。

4.根据权利要求3所述的有机发光晶体管，其特征在于，所述发光层为多层结构，所述多层结构由多个M2层和M3层相互交替层叠而成。

5.根据权利要求1所述的有机发光晶体管，其特征在于，所述发光层包含依次层叠的材质为所述第二有机半导体材料M2的M2层、材质为质量比为1:99-99:1的M2和M3的共混层以及材质为所述第三有机半导体材料M3的M3层。

6.根据权利要求1-5任一项所述的有机发光晶体管，其特征在于，所述M2选自：

7.根据权利要求1-5任一项所述的有机发光晶体管，其特征在于，所述M3选自：

8.根据权利要求1-5任一项所述的有机发光晶体管，其特征在于，M2和M3的组合选自：

9.根据权利要求1-5任一项所述的有机发光晶体管，其特征在于，所述栅绝缘层与所述发光层之间还设有第一半导体层，所述第一半导体层的材质为第一半导体材料M1；所述发光层与所述源漏电极层之间还设有第二半导体层，所述第二半导体层的材质为第四半导体材料M4；所述M1和M4分别独立选自如下不同的材料组：所述材料组包括第一材料组和第二材料组，所述第一材料组选自P型无机半导体材料、P型有机半导体材料或具有空穴传输能力的有机功能材料，所述第二材料组选自n型无机半导体材料、n型有机半导体材料或具有电子传输能力的有机功能材料。

10.根据权利要求9所述的有机发光晶体管，其特征在于，当所述发光层为多层结构，其与所述第一半导体层相邻的结构层的材质与所述第一半导体层的材质须满足如下条件：同为具有电子传输能力的有机功能材料或同为具有空穴传输能力的有机功能材料；与所述第一半导体层相邻的结构层的材质为n型半导体材料，则第一半导体层的材质为具有电子传输能力的有机功能材料；与所述第一半导体层相邻的结构层的材质为P型半导体材料，则第一半导体层的材质为具有空穴传输能力的有机功能材料。

11.根据权利要求9所述的有机发光晶体管，其特征在于，当所述发光层为多层结构，其与所述第二半导体层相邻的结构层的材质与所述第二半导体层的材质须满足如下条件：同为具有电子传输能力的有机功能材料或同为具有空穴传输能力的有机功能材料；与所述第二半导体层相邻的结构层的材质为n型半导体材料，则第二半导体层的材质为具有电子传输能力的有机功能材料；与所述第二半导体层相邻的结构层的材质为P型半导体材料，则第二半导体层的材质为具有空穴传输能力的有机功能材料。

12.根据权利要求9所述的有机发光晶体管，其特征在于，所述P型有机半导体材料选自：

13.根据权利要求9所述的有机发光晶体管，其特征在于，所述n型有机半导体材料：

14.权利要求1-13任一项所述的有机发光晶体管在发光显示器中的应用。

15.一种电子设备，其特征在于，包含权利要求1-13任一项所述的有机发光晶体管。