CN109524564B - 一种有机发光晶体管、温感装置及其温度测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及温度检测技术领域,尤其涉及一种有机发光晶体管、温感装置及其温度测试方法。可将温度检测功能与发光功能集成在一起,进一步提高有机发光晶体管的集成度和多功能性。一种有机发光晶体管,包括:衬底,以及设置在所述衬底上的栅极、栅绝缘层、源极、漏极和发光功能层,还包括:与所述栅极串联的外接电极;在所述栅极和所述外接电极构成的整体中,一部分的材料为热敏材料,其余部分的材料为非热敏材料,使得所述栅极的电阻和所述外接电极的电阻的比值可随温度的变化而变化。本发明实施例用于检测温度。
Description
技术领域
本发明涉及温度检测技术领域,尤其涉及一种有机发光晶体管、温感装置及其温度测试方法。
背景技术
随着物联网时代、信息技术的发展,传感器也从传统的信号检测向着多功能、柔性、小尺寸、高精度和可视化的方向发展。
发明内容
本发明的实施例提供一种有机发光晶体管、温感装置及其温度测试方法,可将温度检测功能与发光功能集成在一起,从而能够进一步提高有机发光晶体管的集成度和多功能性。
为达到上述目的,本发明的实施例采用如下技术方案:
第一方面,提供了一种有机发光晶体管,包括:衬底,以及设置在所述衬底上的栅极、栅绝缘层、源极、漏极和发光功能层,还包括:与所述栅极串联的外接电极;在所述栅极和所述外接电极构成的整体中,一部分的材料为热敏材料,其余部分的材料为非热敏材料,使得所述栅极的电阻和所述外接电极的电阻的比值可随温度的变化而变化。
可选的,所述栅极的材料为热敏材料,所述外接电极的材料为非热敏材料;或者,所述外接电极的材料为热敏材料,所述栅极的材料为非热敏材料。
可选的,所述热敏材料为碳纳米管与具有核壳结构的聚3,4-乙烯二氧噻吩和聚苯乙烯磺酸的混合物。
可选的,在所述栅极和所述外接电极构成的整体、所述源极、所述漏极被施加恒定的电压,以使所述栅极和所述漏极均与所述源极之间形成正压差或负压差的情况下,所述发光功能层发光的颜色可随着所述栅极的电阻的变化而变化。
可选的,所述发光功能层包括依次层叠设置的电子注入层、发光层、和空穴注入层;其中,所述空穴注入层的材料为4,4’,4”-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺;所述发光层的材料为BCP与DCJTB的混合物,DCJTB在发光层中的质量分数为3%;所述电子注入层的材料为氟化锂。
可选的,所述发光功能层还包括电子传输层和空穴传输层,其中,所述空穴传输层的材料为N,N’-二苯基-N,N’-(1-萘基)-1,1’-联苯-4,4’-二胺;所述电子传输层的材料为8-羟基喹啉铝;或者,电子注入层的材料还包括8-羟基喹啉铝,所述空穴注入层的材料还包括N,N’-二苯基-N,N’-(1-萘基)-1,1’-联苯-4,4’-二胺。
可选的,所述衬底为柔性衬底;所述栅极为网格形;或者,所述栅极包括一条电极线;或者,所述栅极包括至少两条依次排列的电极线,且至少两条所述电极线的排列方向与所述电极线的延伸方向垂直;其中,所述电极线在其延伸方向上凹部凸部交替分布。
可选的,沿着垂直于衬底的方向,所述栅极、栅绝缘层、源极、发光功能层和漏极依次层叠设置。
第二方面,本发明实施例提供一种温感装置,包括:如上所述的有机发光晶体管、以及与所述有机发光晶体管的栅极、源极和漏极相连的控制器;所述控制器用于向栅极和外接电极构成的整体、源极和漏极施加电压,以使所述栅极和所述漏极均与所述源极之间形成正压差或负压差,以及获取当前的源漏电流,并根据当前的源漏电流以及源漏电流和栅极电压之间的对应关系,获取当前的栅极电压;以及根据当前的栅极电压、以及第一电阻和栅极电压之间的对应关系,获取当前的第一电阻,并根据当前的第一电阻以及第一电阻和温度之间的对应关系获取当前的被测物的温度;其中,所述第一电阻为栅极和外接电极构成的整体中热敏材料的电阻或者栅极和外接电极构成的整体的电阻。
第三方面,本发明实施例提供一种用于如上所述的有机发光晶体管的温度测试方法,包括:向栅极和外接电极构成的整体、源极和漏极施加电压,以使所述栅极和所述漏极均与所述源极之间形成正压差或负压差;获取当前的源漏电流;并根据当前的源漏电流以及源漏电流和栅极电压之间的对应关系,获取当前的栅极电压;根据当前的栅极电压、以及第一电阻和栅极电压之间的对应关系,获取当前的第一电阻,并根据当前的第一电阻、以及第一电阻和温度之间的对应关系获取当前的被测物的温度;其中,所述第一电阻为栅极和外接电极构成的整体中热敏材料的电阻或者栅极和外接电极构成的整体的电阻。
本发明的实施例提供了一种有机发光晶体管、温感装置及其温度测试方法,通过将栅极和外接电极串联连接,并对栅极和外接电极进行合理设置,使得栅极的电阻和外接电极的电阻之比随温度变化而变化,即可使栅极上所获得的分压随温度变化而变化,这样一来,通过设置可随栅压变化而变色或者发光强度变化的发光功能层,即可对温度变化进行指示,而通过将温度的变化进行量化即可实现温度的定量测量,因此,通过将温度检测功能和发光功能集成在一起,能够进一步提高有机发光晶体管的集成度和多功能性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为相关技术提供的一种有机发光晶体管的结构示意图;
图2为相关技术提供的另一种有机发光晶体管的结构示意图;
图3为相关技术提供的再一种有机发光晶体管的结构示意图;
图4为本发明的实施例提供的一种基于图1的有机发光晶体管的结构示意图;
图5为本发明的实施例提供的一种基于图2和图3的有机发光晶体管的俯视图;
图6为本发明的实施例提供的另一种基于图2和图3的有机发光晶体管的俯视图;
图7为本发明的实施例提供的一种栅极的结构示意图;
图8为本发明的实施例提供的另一种栅极的结构示意图;
图9为本发明的实施例提供的一种基于图4的有机发光晶体管的发光原理示意图;
图10为本发明的实施例提供的一种发光功能层在不同的驱动电压下的归一化的EL光谱图;
图11为本发明的实施例提供的一种温感装置的结构示意图;
图12为本发明的实施例提供的一种温度测试方法的流程示意图;
图13为本发明的实施例提供的一种栅极电阻和温度之间的对应关系曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
随着显示技术的不断发展,有机发光晶体管(Organic Light Emitting Diode,以下简称OLED)由于具有自发光、可柔性化的特点受到人们的广泛关注。
例如,目前出现的有机发光晶体管(Organic light-emitting transistor,以下简称OLET)是一种新型的电致发光器件,它是结合了发光(OLED)和开关(OFET)两种功能的器件,具体结构如图1、图2和图3所示,包括衬底1,以及设置在该衬底1上的栅极2、栅绝缘层3、源极4、漏极5和发光功能层6,其中,按源极4和漏极5的相对位置分,可分为水平型OLET和垂直型OLET,水平型OLET是指源极和漏极在同一水平面上,沟道也是水平方向的,垂直型OLET是指源极和漏极以及沟道都是垂直方向的。
如图1所示,为垂直型OLET的结构示意图,栅极2、栅绝缘层3、源极4、发光功能层6和漏极5从下到上依次层叠设置在衬底1上;当然,各层在衬底1上从下到上的顺序还可以依次为:漏极5、发光功能层6、源极4、栅绝缘层3和栅极2。如图2和图3所示,为平面型OLET的结构示意图,其中,栅极2、栅绝缘层3和发光功能层6从下到上依次层叠设置在衬底1上,源极4和漏极5设置在发光功能层6上,且源极4和漏极5之间的发光功能层6可形成沟道。在这两种结构中,都是利用栅压控制电流大小,从而控制发光行为。与OLED器件相比,将两种功能集成在同一个器件中,大大提高了器件的集成度并简化了制备工艺。但是,该OLET器件也仅限于对发光行为的控制。
鉴于此,本发明的实施例提供了一种有机发光晶体管,参见图4,在图1所示的垂直型有机发光晶体管的基础上,还包括:与该栅极2串联的外接电极7;在栅极2和外接电极7构成的整体中,一部分的材料为热敏材料,其余部分的材料为非热敏材料,使得该栅极2的电阻和该外接电极7的电阻的比值可随温度的变化而变化。在图2或图3所示的水平型有机发光晶体管的基础上,同样也可以包括与该栅极2串联的外接电极7,且栅极2和外接电极7构成的整体具有与上述所述的栅极和外接电极7构成的整体(垂直型有机发光晶体管所述的整体)相同的特征,在此不再赘述。
热敏材料就是电阻受温度影响较大的材料。非热敏材料是相对于热敏材料来说的,即是指电阻不受温度影响或者电阻受温度影响几乎可以忽略不计的材料。需要说明的是,热敏材料的选定可以根据被测物的温度变化范围选定,例如:如要测量人体体温,则可以选定在35℃-42℃的温度变化范围内,电阻变化较大的材料。
本发明的一示例中,该热敏材料为碳纳米管与具有核壳结构的聚3,4-乙烯二氧噻吩和聚苯乙烯磺酸的混合物。其中,聚3,4-乙烯二氧噻吩和聚苯乙烯磺酸具有核壳结构,因此,聚苯乙烯磺酸作为壳包裹在聚3,4-乙烯二氧噻吩的外侧,聚苯乙烯磺酸是绝缘材料,聚3,4-乙烯二氧噻吩具有导电性,在工作时,该核壳结构随温度变化而结构发生变化,从而得以使该热敏材料的电阻随温度变化而变化。
其中,对该碳纳米管的质量分数不做限定,碳纳米管具有良好的导电性,通过调节碳纳米管的质量分数能够对该热敏材料的导电性进行调节,从而能够满足不同的温度检测需求。
本发明的又一示例中,该热敏材料中碳纳米管的质量分数为1-5%。使得该热敏材料的温度变化范围控制在35-45℃,可用于体表温度测量。
在栅极2和外接电极7构成的整体中,一部分的材料为热敏材料,其余部分的材料为非热敏材料(为了描述方便,在以下的描述中,将热敏材料的部分称为热敏部分,非热敏材料的部分称为非热敏部分),通常,热敏部分和非热敏部分在衬底1上的正投影(即沿衬底1厚度方向上的投影)不重叠。在采用该有机发光晶体管进行温度检测时,热敏部分的电阻随温度变化而发生变化,非热敏部分的电阻恒定。这样,栅极2中热敏部分的占比和外接电极7中热敏部分的占比,就决定了栅极2的电阻和外接电极7的电阻的比值。
栅极2中热敏部分的占比和外接电极7中热敏部分的占比体现在材料方面,主要有三种结合方式,第一种结合方式中,栅极2为热敏材料,外接电极7为非热敏材料,即,栅极2中热敏部分的占比为100%,外接电极7中热敏部分的占比为0%。第二种结合方式中,栅极2为非热敏材料,外接电极7为热敏材料,即,栅极2中热敏部分的占比为0%,外接电极7中热敏部分的占比为100%。第三种结合方式中,栅极2和外接电极7均包括热敏部分和非热敏部分,这种方式与前两种方式相比,需要设计栅极2中热敏部分的占比与外接电极7中热敏部分的占比不同,才能够达到栅极2的电阻和外接电极7的电阻的比值随温度变化而变化的技术效果,且由于栅极2的电阻和外接电极7的电阻的比值除了与热敏部分的占比有关以外,还需兼顾结构、材料等多种影响因素,因此,前两种方式与这种方式相比,制作更简单。
进而,由于栅极2和外接电极7串联连接,因此,在栅极2和外接电极7上施加一个恒定的电压时,随着栅极2的电阻和外接电极7的电阻的比值随温度变化而变化,栅极2的分压与电阻呈正比,栅极2的分压(称为栅压)即可随温度变化而变化,而通过对发光功能层6选择特殊的材料,在不同的栅压下控制发光颜色或者发光强度,即可对温度进行指示,从而实现对温度的定性测量。
其中,对栅极2和外接电极7之间的位置关系不做具体限定。例如,外接电极7可以由栅极2沿其所在的平面延伸获得,这时,对于垂直型OLET和水平型OLET而言,栅极2均是指栅极2和外接电极7构成的整体中与发光功能层6、源极4、漏极5中的至少一个存在交叠的部分;整体中的其余部分即为外接电极7,即是指整体中与发光功能层6、源极、漏极均不交叠的部分。
这里,仅以水平型OLET为例对栅极2和外接电极7构成的整体中作为栅极2的部分和作为外接电极7的部分进行详细说明。
在如图5所示,与非遮光型薄膜晶体管的结构类似,在开态时,栅极2中起驱动作用的部分包括两部分,一部分对应栅极2和源极4的重叠量ΔL,称为n+扩散层电容Cgsn;另一部分是如图5中虚线a包围的非Cgsn部分,称为本征电容Cgsi。总的Cgs可以通过式(I)求得,其中,εr表示发光功能层的介电常数,tox表示发光功能层的厚度,Wef表示源极4上下两侧的发光功能层6参与导电的等效宽度。这时,外接电极7为如图5中虚线b所围成的区域。如图6所示,与遮光型薄膜晶体管的结构类似,在开态时,即在施加正栅压的情况下,栅极2中起驱动作用的部分包括两部分,一部分对应栅极2和源极4的重叠量Ls和ΔL,称为n+扩散层电容Cgsn;另一部分是如图6中虚线a包围的非Cgsn部分,称为本征电容Cgsi。总的Cgs可以通过式(II)求得,其中,εr表示发光功能层的介电常数,tox表示发光功能层的厚度,Wef表示源极4上下两侧的发光功能层6参与导电的等效宽度。这时,外接电极7为如图6中虚线b所包围的区域。
本发明的实施例提供的有机发光晶体管可以为基于垂直型OLET的结构,也可以为基于平面型OLET的结构。但是,基于垂直型OLETD的结构如图4所示,沿着垂直于衬底1的方向,该栅极2、栅绝缘层3、源极4、发光功能层6和漏极5依次层叠设置。由于其源极4和漏极5之间的厚度即发光功能层6的厚度就是沟道的长度L,因此,基于垂直型OLET的结构与基于水平型OLET的结构相比,具有沟道短、工作电压低、调控能力强和量子效率高等优点。
其中,对该栅极2的具体结构不做限定,该栅极2可以为板状,片状,也可以为条状或者网状等。
本发明的一实施例中,如图7所示,该衬底1为柔性衬底;该栅极2为网格形;或者,该栅极2包括一条电极线;或者,如图8所示,该栅极2包括至少两条依次排列的电极线21,且至少两条该电极线21的排列方向与该电极线21的延伸方向垂直;其中,该电极线21在其延伸方向(如图中箭头c所示方向)上凹部凸部交替分布。
电极线21在其延伸方向上凹部凸部交替分布,是指该电极线21在其延伸方向上呈凹凸起伏状,如电极线21可以为正弦波形、方波形或者三角波形等。
在本发明实施例中,采用柔性衬底,并将该栅极2做成网格状,或者在其延伸方向上呈凹凸起伏状的电极线21,可以提高拉伸形变量,并可在测量温度时,与待测量物体相贴合接触,提高测量精度。
其中,该柔性衬底的材质可以为聚对苯二甲酸乙二酯(PET),聚酰亚胺(PI)或者聚氨酯(PU)等。
本发明的又一实施例中,在该栅极2和外接电极7构成的整体、源极4、漏极5被施加恒定的电压,以使该栅极2和漏极5均与源极4之间形成正压差或负压差的情况下,该发光功能层6发光的颜色可随着该栅极2的电阻的变化而变化。即该发光功能层6发光的颜色随着栅压的变化而变化,这样一来,能够通过发光颜色对所检测的温度进行指示,实现温度的定性测量。
其中,根据不同的温度可以选择不同的发光颜色进行指示,以该有机发光晶体管用作体温检测为例,在人的体温在正常体温如35-37℃时,可以选择发光颜色为黄色,在人发烧时体温在37.1-40℃时,可以选择发光颜色为红色,也可以在正常体温时选择发光颜色为绿色,在人发烧时选择发光颜色为蓝色,在此对颜色指示均不做具体限定,在实际应用中,可以选择合适的发光功能材料和/或结构来获得所需要的发光颜色。
本发明的第一种可能的示例中,该发光功能层6包括依次层叠设置的电子注入层(EIM)、发光层(EML)、和空穴注入层(HIM);其中,所述空穴注入层的材料为4,4’,4”-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺;所述发光层的材料为BCP(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenenthroline)和DCJTB(4-(dicyanomethylene)-2-t-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran)的混合物,DCJTB在发光层中的质量分数为3%;所述电子注入层的材料为氟化锂。利用分别发蓝光和红光的NPB和DCJTB掺杂的BCP的双层发射来获得电压控制发光颜色的发光功能层,能够通过发光颜色变化对温度进行指示。
本发明的第二种可能的示例中,第一种情况下,该电子注入层的材料还可以包括8-羟基喹啉铝,该空穴注入层的材料还可以包括N,N’-二苯基-N,N’-(1-萘基)-1,1’-联苯-4,4’-二胺。由于8-羟基喹啉铝具有电子传输作用,N,N’-二苯基-N,N’-(1-萘基)-1,1’-联苯-4,4’-二胺具有空穴传输作用,因此,能够加快电子和空穴的复合效率。
第二种情况下,如图4所示,该发光功能层6还包括电子传输层(ETM)、发光层(EML)和空穴传输层(HTM);其中,空穴传输层的材料为N,N’-二苯基-N,N’-(1-萘基)-1,1’-联苯-4,4’-二胺。同样能够加快电子和空穴的复合效率。
在应用时,该发光功能层6中电子注入层、电子传输层、发光层、空穴传输层和空穴注入层可以沿远离栅极2的方向(如图4中箭头d所示方向)依次层叠设置,也可以沿靠近栅极2的方向依次层叠设置,根据电子注入层、电子传输层、发光层、空穴传输层和空穴注入层层叠排列的方向不同,栅极2和漏极5与源极4之间的压差的正负不同。
在此,仅以垂直型OLET以及栅极2和漏极5与源极4之间的压差均为正为例对发光功能层的6的发光原理进行说明。如图9所示,栅绝缘层3相当于一个电容单元,在栅电场的作用下会在源极4和栅绝缘层3的界面处感应出大量电子,并在源极4与发光功能层6的界面处聚集,电子在漏极5电压的吸引下会以一定的几率隧穿到发光功能层6中并与其中的空穴复合发光。
其中,空穴注入层的厚度可以为5-100nm,空穴传输层的厚度可以为15-100nm,发光层的厚度可以为10-30nm,电子传输层的厚度可以为20-30nm,电子注入层的厚度可以为0.5-1nm,在此不做具体限定。
本发明的一示例中,空穴注入层的厚度为5nm,空穴传输层的厚度为50nm,发光层的厚度为25nm,电子传输层的厚度为25nm,电子注入层的厚度为0.5nm,此时,如图10所示为该发光功能层6在不同的驱动电压下的归一化的EL光谱图,从图10可以看出,除了位于617nm的DCJTB红光发射,还出现了位于435nm的NPB的蓝光发射带。在6V的低压驱动下,以DCJTB的红光发射为主,随驱动电压增加,光谱中的DCJTB的红光发射强度减弱,NPB的蓝光对DCJTB的红光的相对强度明显增强,出现了发光颜色随电压的连续变化。
利用激子在复合区的重新分布能够解释颜色调节效应,低直流电压下的EL光谱包括主峰DCJTB和次峰NPB,因此,激子在NPB和DCJTB掺杂的BCP两层都有分布,但以掺杂层为主。当驱动电压Vgsi增加到16V,激子主要分布在NPB层,得到强的NPB蓝光发射和弱的DCJTB红光发射。当驱动电压从6V增加到16V时,发光颜色随电压改变发生了从橙色到紫色的连续变化。
本发明的实施例提供一种有机发光晶体管,通过将栅极2和外接电极7串联连接,并对栅极2和外接电极7进行合理设置,使得栅极2的电阻和外接电极7的电阻之比随温度变化而变化,即可使栅极2上所获得的分压随温度变化而变化,这样一来,通过设置可随栅压变化而变色或者发光强度变化的发光功能层6,即可对温度变化进行指示,而通过将温度的变化进行量化即可实现温度的定量测量,因此,通过将温度检测功能和发光功能集成在一起,能够进一步提高有机发光晶体管的集成度和多功能性。
本发明的实施例提供了一种温感装置,参见图11,包括:如上所述的有机发光晶体管、以及与所述有机发光晶体管的栅极2、源极4和漏极5相连的控制器02;该控制器02用于向栅极2和外接电极7构成的整体、源极4和漏极5施加电压,以使所述栅极和所述漏极均与所述源极之间形成正压差或负压差,以及获取当前的源漏电流Idsx,并根据当前的源漏电流Idsx以及源漏电流Ids和栅极电压Vgs1之间的对应关系,获取当前的栅极电压Vgsx1;以及根据当前的栅极电压Vgsx1、以及第一电阻和栅极电压Vgs1之间的对应关系,获取当前的第一电阻Rx,并根据当前的第一电阻Rx、以及第一电阻R和温度T之间的对应关系获取当前的被测物的温度Tx;其中,所述第一电阻R为栅极和外接电极构成的整体中热敏材料的电阻或者栅极和外接电极构成的整体的电阻。
本发明的实施例提供了一种温感装置,通过控制器向栅极2和外接电极7构成的整体、源极4和漏极5施加电压,以使栅极2和漏极5均与所述源极4之间形成正压差或负压差,该栅极2和外接电极7对被测物的温度进行感应,热敏材料的的电阻随被测物的温度变化而变化,使得栅极2所获得的分压相应地发生变化,即栅压发生变化,使得源漏极之间的电流发生变化,从而使激子复合数目发生变化,进而能够对发光强度或发光颜色进行调节,实现定性测量,这时,通过获取当前的源漏电流Idsx;并根据当前的源漏电流Idsx、源漏电流Ids和栅极电压Vgs1之间的对应关系,获取当前的栅极电压Vgsx1;根据当前的栅极电压Vgsx1、以及第一电阻和栅极电压Vgs1之间的对应关系,获取当前的第一电阻Rx,并根据当前的第一电阻Rx、以及第一电阻R和温度T之间的对应关系,即可获取被测物的温度Tx,从而实现对温度的定量测量。
第三方面,本发明的实施例提供了一种用于如上所述的有机发光晶体管的温度测试方法,参见图12,包括:
S1)向栅极和外接电极构成的整体、源极和漏极施加电压,以使栅极和漏极均与源极之间形成正压差或负压差。
这里,以栅极和漏极均与源极之间形成正压差为例,如图9所示,在漏极5和源极4之间形成正压差时,发光功能层6中只有一种载流子即空穴,当在栅极2和源极4之间形成正压差时,栅绝缘层3相当于一个电容单元,在栅电场的作用下,会在源极4和栅绝缘层3的界面处感应出大量的电子,并在源极4和发光功能层6的界面处聚集,电子在漏极5电压的吸引下会以一定的几率隧穿到发光功能层6中与空穴复合发光,由于栅极2的电阻和外接电极7的电阻的比值随温度变化而变化,在电压恒定的情况下,栅压即施加在栅极2上的电压会随温度变化而变化,这样一来,随着栅压的变化,所产生的电子数目就会发生变化,从而会影响电子与空穴复合的几率,进而会对发光强度或者发光颜色进行控制,实现温度的定性检测。
S2)获取当前的源漏电流Idsx;并根据源漏电流Ids和栅极电压Vgs1之间的对应关系,获取当前的栅极电压Vgsx1。
其中,可以通过Keithley-2400对当前的源漏电流Idsx进行测量,以获取当前的源漏电流Idsx,其中,源漏电流Ids和栅极电压Vgsx1之间的对应关系可以事先获得。
S3)根据当前的栅极电压Vgsx1、以及第一电阻R和栅极电压Vgs1之间的对应关系,获取当前的第一电阻Rx,并根据当前的第一电阻Rx、以及第一电阻R和温度T之间的对应关系获取当前的被测物的温度Tx;其中,所述第一电阻R为栅极和外接电极构成的整体中热敏材料的电阻或者栅极和外接电极构成的整体的电阻。
其中,栅极电压Vgs1和第一电阻R之间的对应关系,以及第一电阻R和温度T之间的对应关系也可以事先获得。
本发明的实施例提供了一种用于如上所述的有机发光晶体管的温度测试方法,通过在加电时,先获取当前的源漏电流Idsx;并根据源漏电流Ids和栅极电压Vgs1之间的对应关系,获取当前的栅极电压Vgsx1,再根据当前的栅极电压Vgsx1、栅极电压Vgs1和第一电阻R之间的对应关系获取当前的第一电阻Rx,并根据当前的第一电阻Rx、第一电阻R和温度T之间的对应关系获取被测物的温度Tx,即可对被测物的温度进行定量测量。
这里以栅极2的材料为热敏材料,外接电极7的材料为非热敏材料为例进行说明,这时,第一电阻R即为热敏材料的电阻,也就是栅极电阻,其中,栅极电阻R和温度T之间的对应关系满足如下关系式:T=T0+(R-R0)/αR0,其中,T为被测温度,T0为初始温度,R0为初始的栅极电阻,R为当前的栅极电阻,α为电阻温度系数(为负)。如图13中的对应关系曲线,在初始温度T0可测的情况下,被测物的温度T可以由R/R0得到,由图13所示的栅极电阻R和温度T之间的对应关系曲线可知,随着温度T升高,R/R0降低,对应加载在栅极的电压降低,与图8结合可知,在电压为6V时,以DCJTB的红光发射为主,发光功能层发红光,随着电压由6V增加到16V,温度从高到低变化,颜色从红色到黄色到紫色变化。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种有机发光晶体管,包括:衬底,以及设置在所述衬底上的栅极、栅绝缘层、源极、漏极和发光功能层,其特征在于,还包括:与所述栅极串联的外接电极;在所述栅极和所述外接电极构成的整体中,一部分的材料为热敏材料,其余部分的材料为非热敏材料,使得所述栅极的电阻和所述外接电极的电阻的比值可随温度的变化而变化。
2.根据权利要求1所述的有机发光晶体管,其特征在于,所述栅极的材料为热敏材料,所述外接电极的材料为非热敏材料;或者,所述外接电极的材料为热敏材料,所述栅极的材料为非热敏材料。
3.根据权利要求1或2所述的有机发光晶体管,其特征在于,所述热敏材料为碳纳米管与具有核壳结构的聚3,4-乙烯二氧噻吩和聚苯乙烯磺酸的混合物。
4.根据权利要求1所述的有机发光晶体管,其特征在于,所述栅极和所述外接电极构成的整体、所述源极、所述漏极分别被施加恒定的电压,以使所述栅极和所述漏极均与所述源极之间形成正压差或负压差的情况下,所述发光功能层发光的颜色可随着所述栅极的电阻的变化而变化。
5.根据权利要求1或4所述的有机发光晶体管,其特征在于,所述发光功能层包括依次层叠设置的电子注入层、发光层、和空穴注入层;
其中,所述空穴注入层的材料包括4,4’,4”-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺;所述发光层的材料包括BCP与DCJTB的混合物,DCJTB在发光层中的质量分数为3%;所述电子注入层的材料包括氟化锂。
6.根据权利要求5所述的有机发光晶体管,其特征在于,电子注入层的材料包括氟化锂、8-羟基喹啉铝,所述空穴注入层的材料包括N,N’-二苯基-N,N’-(1-萘基)-1,1’-联苯-4,4’-二胺、4,4’,4”-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺;
或者,还包括电子传输层和空穴传输层,其中,所述空穴传输层的材料包括N,N’-二苯基-N,N’-(1-萘基)-1,1’-联苯-4,4’-二胺;所述电子传输层的材料包括8-羟基喹啉铝。
7.根据权利要求1所述的有机发光晶体管,其特征在于,所述衬底为柔性衬底;
所述栅极为网格形;或者,所述栅极包括一条电极线;或者,所述栅极包括至少两条依次排列的电极线,且至少两条所述电极线的排列方向与所述电极线的延伸方向垂直;其中,所述电极线在其延伸方向上凹部凸部交替分布。
8.根据权利要求1所述的有机发光晶体管,其特征在于,沿着垂直于衬底的方向,所述栅极、栅绝缘层、源极、发光功能层和漏极依次层叠设置。
9.一种温感装置,其特征在于,包括:权利要求1-8任一项所述的有机发光晶体管、以及与所述有机发光晶体管的栅极、源极和漏极相连的控制器;所述控制器用于向栅极和外接电极构成的整体、源极和漏极施加电压,以使所述栅极和所述漏极均与所述源极之间形成正压差或负压差,以及获取当前的源漏电流,并根据当前的源漏电流以及源漏电流和栅极电压之间的对应关系,获取当前的栅极电压;以及根据当前的栅极电压、以及第一电阻和栅极电压之间的对应关系,获取当前的第一电阻,并根据当前的第一电阻以及第一电阻和温度之间的对应关系获取当前的被测物的温度;其中,所述第一电阻为栅极和外接电极构成的整体中热敏材料的电阻或者栅极和外接电极构成的整体的电阻。
10.一种用于如权利要求1-8任一项所述的有机发光晶体管的温度测试方法,其特征在于,包括:
向栅极和外接电极构成的整体、源极和漏极施加电压,以使所述栅极和所述漏极均与所述源极之间形成正压差或负压差;
获取当前的源漏电流;并根据当前的源漏电流以及源漏电流和栅极电压之间的对应关系,获取当前的栅极电压;
根据当前的栅极电压、以及第一电阻和栅极电压之间的对应关系,获取当前的第一电阻,并根据当前的第一电阻、以及第一电阻和温度之间的对应关系获取当前的被测物的温度;其中,所述第一电阻为栅极和外接电极构成的整体中热敏材料的电阻或者栅极和外接电极构成的整体的电阻。
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