KR101839649B1 - 분포된 발광을 갖는 유기 발광 앰비폴라 전계 효과 트랜지스터 - Google Patents
분포된 발광을 갖는 유기 발광 앰비폴라 전계 효과 트랜지스터 Download PDFInfo
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Abstract
하나가 다른 것 위에 적층된 층들을 구비한 아키텍처를 갖는 유기 앰비폴라 발광 전계 효과 트랜지스터는 확산된 조명을 산출하는 데에 적응되고, 게이트 전극, 상기 게이트 전극 위에 놓인 유전체 층, 상기 유전체 층 위에 놓인 앰비폴라 채널 - 상기 앰비폴라 채널은 에너지 대가 최상위 점유된 분자 궤도 HOMO-SCp 및 최하위 비점유된 분자 궤도 LUMO-SCp에 의해 결정되는 P형 반도체 층, 에너지 대가 최상위 점유된 분자 궤도 HOMO-SCn와 최하위 비점유된 분자 궤도 LUMO-SCn에 의해 결정되는 N형 반도체 층, 및 상기 P형 반도체 층과 상기 N형 반도체 층 간에 개재되고, 에너지 대가 제각기 최상위 점유된 분자 궤도 HOMO-R과 최하위 비점유된 분자 궤도 LUMO-R에 의해 결정되고, 반대 부호의 전하 운반자들의 재결합을 허용하도록 적응된 발광층을 포함함 -; 제1 유형의 전하들을 주입하도록 적응된 소스 전극 및 제2 유형의 전하들을 주입하도록 적응된 드레인 전극을 포함하고, 상기 소스 전극과 드레인 전극은 상기 P형 또는 N형 반도체 층들 중 동일 층과 접촉하고, 상기 반도체 층들 중 다른 것은 유전체 층과 접촉한다.
Description
본 발명은 분포된 발광을 갖는 유기 발광 전계 효과 트랜지스터에 관한 것이다.
본 설명 및 첨부된 청구항들에서, 용어 분포된 발광(distributed light emission)은 20 μm보다 크거나 그와 동등한 길이만큼의 발광을 지칭한다.
OLET(Organic Light Emitting Transistor)라고도 알려진 유기 전계 발광 전계 효과 트랜지스터(Organic electroluminescent field effect transistor)는 특히 관심을 끄는 특징 및 잠재성을 갖는 비교적 최근의 소자 유형에 속한다. 특히, OLED(Organic Light Emitting Diodes)와 비교해서, 앰비폴라(ambipolar) OLET는 이들이 일단 최적화되면 향상된 효율 및 광도(luminosity)를 가지며 또한 저가 생산 공정들을 이용하는 가능성을 갖는다.
앰비폴라 OLET 소자의 구조에 대한 추가적 상세 사항은 유럽 특허 번호 EP 1609195 B1에서 발견할 수 있다; 이러한 소자들에 대한 잠재성 및 기능적 특징들에 대하여, 추가적 상세 사항은 2010년에 Nature Materials, Volume 9, pages 496-503에 공개된 논문, "Organic light-emitting transistors with an efficiency that outperforms the equivalent light-emitting diodes"에서 발견할 수 있다.
지금까지, 모든 연구들 및 특성화들은 이런 소자들이 양쪽 전하 운반자(charge carrier)들이 서로 재결합하여 광도 방사 방출이라는 결과를 낳는 앰비폴라(이는 양쪽 전하 운반자들을 나른다는 것을 의미함) 채널 내부의 한정되고 매우 작은 영역에 집중되기는 하지만, 향상된 광도를 갖는다는 것을 보여준다. 특히, 상기 언급한 논문에 예시된 것들과 같은 지금까지 제조된 앰비폴라 OLET는 10μm 길이까지 이르는 영역들을 조명하였다.
이 공간적으로 한정된 방출은 유기 전자 소자들의 전체 등급에서의 문제들을 일으키지는 않는데, 이는 예를 들어 감지 소자 분야에서는 장점일 수 있다. 이런 사용이 국제 특허 출원 WO2010049871에 예를 들어 기술된다. 그럼에도 불구하고, 이런 점은, 예를 들어, 환경 조명, 전계 발광 디스플레이 기술, 소위 현장 진단 생체 의학 응용들, 광 칩들상에 통합된 고 광도의 광원들의 분야에서와 같은 큰 규모의 또는 분포된 광원이 필요할 때 가능한 응용 분야들을 제한시킨다.
3층 OLET 소자들이 Jung Hwa Seo 등의 논문 "Solution-processed organic light-emitting transistors incorporating conjugated polyelectrolytes", Adv. Funct. Mater. 2011, 21, pages 3667-3672"에 및 Edinazar B. Namdas 등의 논문 "Organic light emitting complementary inverters", Applied Physics Letters 96, 043304 (2010)에 개시된다. 이러한 소자들은, 동일 논문들에서 강조된 것처럼, 공간적으로 한정된 조명을 생성하고, 퍼진 조명을 생성하는 데에는 부적절하며, 이것은 그와 관련하여 이들의 사용 가능성을 제한한다.
본 발명의 목적은 전계 효과 트랜지스터의 조명된 영역의 한정된 범위를 고려하여 종래 기술의 문제들을 극복하는 것인데, 본 발명은, 제1 양태에 따라, 한 층이 다른 층 위에 적층된 층들을 구비한 아키텍처를 갖는 유기 앰비폴라 발광 전계 효과 트랜지스터로서,
게이트 전극;
상기 게이트 전극 위에 놓인 유전체 층;
상기 유전체 층 위에 놓인 앰비폴라 채널 - 상기 앰비폴라 채널은 그 에너지 대(energy band)가 최상위 점유된 분자 궤도 HOMO-SCp 및 최하위 비점유된 분자 궤도 LUMO-SCp 에 의해 결정되는 P형 반도체 층, 그 에너지 대가 최상위 점유된 분자 궤도 HOMO-SCn 및 최하위 비점유된 분자 궤도 LUMO-SCn에 의해 결정되는 N형 반도체 층, 및 상기 P형 반도체 층과 상기 N형 반도체 층 간에 개재되고, 그 에너지 대가 제각기 최상위 점유된 분자 궤도 함수 HOMO-R 및 최하위 비점유된 분자 궤도 LUMO-R에 의해 결정되고, 반대 부호의 전하 운반자들의 재결합을 허용하도록 적응되는 발광 층을 포함함 -;
제1 유형 전하들을 주입하도록 적응되는 소스 전극 및 제2 유형 전하들을 주입하도록 적응되는 드레인 전극 - 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은 상기 P형 또는 상기 N 형 반도체 층들 중 동일 층과 접촉하고, 상기 반도체 층들 중 다른 것은 유전체 층과 접촉함-
을 포함하는 유기 앰비폴라 발광 전계 효과 트랜지스터에 있다.
이 신규 전계 효과 트랜지스터는 분포된 발광을 생성할 수 있는데, 그 이유는 앰비폴라 채널의 층들이:
상기 반도체 층들(SCn; SCp) 중 하나와 상기 발광층(R) 사이의 계면에서의 실효 전계 효과 이동도(m2)의 값과 상기 반도체 층들(SCp; SCn) 중 다른 것과 상기 유전체 층(Die) 사이의 계면에서의 실효 전계 효과 이동도(m1)의 값 사이의 비가 0.05 내지 20의 범위에 있고;
P형 반도체 층(SCp)이 유전체 층(Die)과 접촉하는 경우에:
- 준위들 HOMO-R과 HOMO-SCn 사이의 차이는 0.2 eV와 1 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 LUMO-R과 LUMO-SCn 사이의 차이는 0.2 eV와 0.8 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 HOMO-R과 HOMO-SCp 사이의 차이는 0 eV와 0.5 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 LUMO-R과 LUMO-SCp 사이의 차이는 -1 eV와 0 eV 사이에 포함되고;
N형 반도체 층(SCn)이 유전체 층(Die)과 접촉하는 경우에:
- 준위들 HOMO-R과 HOMO-SCn 사이의 차이는 0 eV와 1 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 LUMO-R과 LUMO-SCn 사이의 차이는 -0.5 eV와 0 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 HOMO-R과 HOMO-SCp 사이의 차이는 -0.2 eV와 -0.8 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 LUMO-R과 LUMO-SCp 사이의 차이는 -0.2 eV와 -1 eV 사이에 포함되도록 실현되기 때문이다.
양호한 실시예에서, 발광층은 각각이 그것의 최상위 점유된 분자 궤도 HOMO-H(HOMO-G) 및 최하위 비점유된 분자 궤도 LUMO-H(LUMO-G)에 의해 결정되는 에너지 대에 의해 특징지어지는 호스트 물질 및 하나 이상의 게스트 물질들로 구성되는 호스트-게스트 계(Host-Guest System: H-G System)이다. 복수의 게스트 물질을 이용하는 것은 소자에 의해 방출되는 광의 스펙트럼을 수정하는 데에 편리할 수 있다. 발광층이 호스트-게스트 계인 이 신규 전계 효과 트랜지스터는 분포된 발광을 생성할 수 있는데, 그 이유는 앰비폴라 채널의 층들이:
상기 반도체 층들(SCn; SCp) 중 하나와 상기 발광층(R) 사이의 계면에서의 실효 전계 효과 이동도(m2)의 값과 상기 반도체 층들(SCp; SCn) 중 다른 것과 상기 유전체 층(Die) 사이의 계면에서의 실효 전계 효과 이동도(m1)의 값 사이의 비가 0.05 내지 20 범위에 있고,
P형 반도체 층(SCp)이 유전체 층(Die)과 접촉하는 경우에:
- 준위들 HOMO-H와 HOMO-SCn 사이의 차이는 0.2 eV와 1 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 LUMO-H와 LUMO-SCn 사이의 차이는 0.2 eV와 3 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 HOMO-H와 HOMO-SCp 사이의 차이는 0 eV와 0.5 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 LUMO-H와 LUMO-SCp 사이의 차이는 -1 eV와 3 eV 사이에 포함되고,
모든 게스트 물질들에 대해:
- 준위들 LUMO-G와 LUMO-SCn 사이의 차이는 0.3 eV와 -1 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 HOMO-G와 HOMO-H 사이의 차이는 0 eV와 1 eV 사이에 포함되고;
N형 반도체 층(SCn)이 유전체 층(Die)과 접촉하는 경우에:
- 준위들 HOMO-H와 HOMO-SCn 사이의 차이는 -3 eV와 1 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 LUMO-H와 LUMO-SCn 사이의 차이는 -0.5 eV와 0 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 HOMO-H와 HOMO-SCp 사이의 차이는 -0.2 eV와 -3 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 LUMO-H와 LUMO-SCp 사이의 차이는 -0.2 eV와 -1 eV 사이에 포함되고,
모든 게스트 물질들에 대해:
- 준위들 HOMO-G와 HOMO-SCp 사이의 차이는 -0.3 eV와 1 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 LUMO-G와 LUMO-H 사이의 차이는 0 eV와 -1 eV 사이에 포함되도록 실현되기 때문이다.
양호한 실시예에 따라, 위에서 정의된 실효 전계 효과 이동도들 m1 및 m2 의 값들 사이의 상기 비가 0.7 내지 1.3 범위에 있다. 훨씬 더 양호한 실시예에 따라, 상기 조건들에 더하여, 상기 실효 전계 효과 이동도들 m1 및 m2의 최소값은 10-3 cm2/Vs이다. 출원된 청구항들은 본 명세서의 핵심 부분이고, 본 명세서에 참조로서 포함된다.
본 발명은 하기 도면들을 참고로 하여 예시될 것이다:
도 1a 및 도 1b는 도식적으로 두 개의 새로운 OLET 소자의 실시예들을 보여준다.
도 2a 및 도 2b는 앰비폴라 조건들에서 작동되는 2개의 상이한 OLET 소자의 조명된 채널의 3D 디지털 구현을 보여준다.
도 3은 도 7에 도시된 비교 예에 사용된 N형 반도체 물질 층을 실현하기 위해 사용되는 분자계 SLV-131의 화학적 구조를 보여준다.
도 4a 및 도 4b는 유전체 층과 접촉하는 SCP 및 SCN 반도체 층의 제각기 도전 유형 P 및 N이 강조되는 새로운 OLET 소자의 다른 실시예들을 보여준다.
도 5는 유전체 층과 접촉하는 P형 반도체 층을 구비한 본 발명에 따른 OLET 소자의 아키텍처 - 발광층은 호스트-게스트 계로 구성됨 -, 및 광 전자 특성들의 각각의 그래프들을 묘사한다.
도 6은 유전체 층과 접촉하는 P형 반도체 층을 구비한 본 발명에 따른 OLET 소자의 아키텍처 - 발광층은 도 5에 도시된 물질과는 다른 호스트 물질 및 게스트 물질을 갖는 호스트-게스트 계로 구성됨 -, 및 광 전자 특성들의 각각의 그래프들을 묘사한다.
도 7은 유전체 층과 접촉하는 P형 반도체 층(DH4T)을 구비한 본 발명에 따른 것이 아닌 OLET 소자의 아키텍처 - 발광층은 트리스 8-히드록시퀴놀라토 알루미늄(Alq3)으로 만들어지고, N형 반도체 층(SLV131)은 발광층 위에 위치됨 -, 사용된 물질들의 에너지 대들 및 광 전자 특성들의 각각의 그래프들을 보여준다.
도 8a-8d는 분포된 조명을 가진 OLET 소자들의 새로운 구조들의 층들에 사용된 가능한 물질들의 LUMO 및 HOMO 준위들을 보여준다.
도 1a 및 도 1b는 도식적으로 두 개의 새로운 OLET 소자의 실시예들을 보여준다.
도 2a 및 도 2b는 앰비폴라 조건들에서 작동되는 2개의 상이한 OLET 소자의 조명된 채널의 3D 디지털 구현을 보여준다.
도 3은 도 7에 도시된 비교 예에 사용된 N형 반도체 물질 층을 실현하기 위해 사용되는 분자계 SLV-131의 화학적 구조를 보여준다.
도 4a 및 도 4b는 유전체 층과 접촉하는 SCP 및 SCN 반도체 층의 제각기 도전 유형 P 및 N이 강조되는 새로운 OLET 소자의 다른 실시예들을 보여준다.
도 5는 유전체 층과 접촉하는 P형 반도체 층을 구비한 본 발명에 따른 OLET 소자의 아키텍처 - 발광층은 호스트-게스트 계로 구성됨 -, 및 광 전자 특성들의 각각의 그래프들을 묘사한다.
도 6은 유전체 층과 접촉하는 P형 반도체 층을 구비한 본 발명에 따른 OLET 소자의 아키텍처 - 발광층은 도 5에 도시된 물질과는 다른 호스트 물질 및 게스트 물질을 갖는 호스트-게스트 계로 구성됨 -, 및 광 전자 특성들의 각각의 그래프들을 묘사한다.
도 7은 유전체 층과 접촉하는 P형 반도체 층(DH4T)을 구비한 본 발명에 따른 것이 아닌 OLET 소자의 아키텍처 - 발광층은 트리스 8-히드록시퀴놀라토 알루미늄(Alq3)으로 만들어지고, N형 반도체 층(SLV131)은 발광층 위에 위치됨 -, 사용된 물질들의 에너지 대들 및 광 전자 특성들의 각각의 그래프들을 보여준다.
도 8a-8d는 분포된 조명을 가진 OLET 소자들의 새로운 구조들의 층들에 사용된 가능한 물질들의 LUMO 및 HOMO 준위들을 보여준다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명에 따른 트랜지스터들의 앰비폴라 채널은 3층 아키텍처로 구성되는데, 여기서 최외곽 층들(SC1, SC2)은 반도체 물질들로 만들어지고, 발광층 R에서 반대 부호의 전하 운반자들이 재결합하여 이 층을 구성하는 물질 또는 물질들의 방출 특성들에 의해 가능해지는 결과적 발광을 낳는다.
발명자들은 재현가능한 방식으로, 분포된 발광, 즉 이전에 정의된 바와 같이, 적어도 20 μm에 걸쳐서 확산된 넓은(기하학적 견지에서) 발광을 획득하기 위한 OLET 아키텍처의 특정 특성을 발견하였다. 본 발명에 결부된 장점들은 채널이 수백 미크론에 걸쳐서 조명되는 앰비폴라 OLET 소자들의 실시예에서 훨씬 더 분명하다. 분명히, 이런 소자들에서 앰비폴라 채널들은 충분히 넓어야만 하는데, 즉 앰비폴라 채널들은 조명된 영역보다 넓거나 동등한 넓이(amplitude)를 갖는다. 앰비폴라 채널의 넓이는 트랜지스터의 소스와 드레인 전극들 사이의 거리에 의해 결정된다. 적절한 거리는 필요한 것보다 더 큰 사이즈의 소자들을 제조하는 것을 회피할 필요에 의해, 또한 본 발명의 양호한 실시예에서, 전형적으로 33%보다 작지 않은 앰비폴라 채널들의 상당한 부분(fraction)을 조명하는 것이 가능하고, 특정 경우들에서, 특히 150 μm보다 작은 앰비폴라 채널들의 경우에, 이 부분이 그 넓이의 100%에 또한 가까울 수 있다는 사실을 고려하여 또한 정해진다. 더욱이, 넓은 채널들에서 실효 이동도들 간의 차이의 효과 및 퍼짐 현상이 더 관련성을 갖게 된다는 사실은 20과 300 μm 사이에 포함되는 소스와 드레인 전극들 간의 거리를 갖는 광 분포된 방출을 구비한 앰비폴라 OLET를 선호하도록 강제한다.
용어 벌크 이동도(bulk mobility)는 전하 운반자들의 유형에 대한 물질의 고유 수송 특성을 의미하도록 의도된 것이다.
(예를 들어 Synthetic Metals, volume 101, pages 534-535에 공개된 Wegewijs 등의 과학 논문에 개시된 대로) 실온에서의 반도체 다정질 더스트(semiconductor polycrystalline dust)에 대해 수행된 펄스 방사선 분해 시간 분해 마이크로웨이브 도전율(pulse-radiolysis time-resolved microwave conductivity) 측정들에 의해, 물질의 고유 이동도의 값들을 획득하는 것이 가능한데, 그 이유는 결정질 도메인들의 사이즈로 인한 또는 그레인 에지들의 존재로 인한 어떤 효과도 없고 가해진 전계들은 10 V/cm 정도의 크기를 갖기 때문이다.
전계 효과 이동도(field effect mobility)는 전계 효과 소자에서 작동 조건들 동안 전하 운반자들을 수송하는 물질의 특성을 보여준다; 이 값은 벌크 이동도 값과 결부되지 않는데, 실제로 이 경우 이동도는 벌크 현상 및 피상적 상호작용(superficial interaction) 대신에 표면 현상에 의해 주로 지배된다. 예로서만, 폴리(3-헥실티오펜)(poly(3-hexylthiophene))(P3HT)의 경우가 고려되는데, 이는 9.3 × 10-7 cm2/Vs와 동등한, MIS(metal-insulator-semiconductor) 다이오드로 측정되는 벌크 이동도를 갖고, 1.7 × lO-3 cm2/Vs와 동등한 포화 조건들에서의 전계 효과 이동도를 갖는다(Organic Electronics, volume 7, pages 276-286에 공개된 논문 참조).
DH4T의 전계 효과 이동도의 측정들은 하기와 같이 구성된 단일층 유기 전계 효과 트랜지스터(OFET)의 궤적(Locus) 전기적 특성(VDS=VGS, 0 내지 -100V 범위의 VDS)으로부터 획득된다: 유리로 만들어진 소자 기판, ITO의 150 nm 층으로 만들어진 게이트 전극, PMMA의 450 nm 층으로 만들어진 유전체 층, DH4T의 10 nm 층으로 만들어진 반도체 층, 금의 50 nm 층으로 만들어진 소스 및 드레인 전극들. 전계 효과 이동도는 약 -25 V의 문턱 전압으로 약 0.1 cm2/Vs이며; DH4T 다정질 더스트에 대해 0.015 cm2/Vs 의 이동도 값들이 획득된다.
앞서 말한 것 외에, 전하들의 이동도에 대한 추가적 정의 수준이 실효 전계 효과 이동도에 의해 주어지는데, 이 이동도는 분석 하에 있는 고려된 소자에서 실효적으로 획득되는 것이고, 그것의 전류 전위 특성에 의해 획득될 수 있다. 전형적으로, 이것은 단순화된 참조 구조로 측정된 전계 효과 이동도, 즉 단일 반도체 층을 가진 전계 효과 트랜지스터(OFET)와는 다르다.
전계 효과 이동도의 값은, 예를 들어 동일 물질층이 금 전극들과 Alq3 로 만들어진 재결합 층 R 사이에 위치된 반도체 SC2로서 행동하는 3층 아키텍처를 단극 수송 조건들에 바이어싱함으로써 획득되는 고려된 소자에서의 실효 전계 효과 이동도와 비교될 수 있다. 예를 들어, 발명자들에 의해 측정된 특정 경우에서, DH4T의 실효 전계 효과 이동도는 약 -60V의 문턱 전압으로 약 0.002 cm2/Vs 이다.
출원인에 의해 수행된 테스트들은, 분포된 발광을 구비한 앰비폴라 트랜지스터를 갖기 위해서는, 실질적으로 다음과 같은 두 개의 조건이 검증되어야 한다는 것을 보여주었다:
1) 각각의 계면들 SC1-Die와 SC2-R에서의 두 가지 다른 유형의 전하 운반자들에 대한 실효 전계 효과 이동도들 m1과 m2 사이의 비가 0.05와 20 사이에 있다,
2) 발광층이 단일 물질로 구성되는 경우에, 앰비폴라 채널의 층들의 물질들의 LUMO와 HOMO 값들 사이의 차이들은 하기 제약 조건들을 충족시켜야 한다:
P형 반도체 층(SCp)이 유전체 층(Die)과 접촉하는 경우에:
- 준위들 HOMO-R과 HOMO-SCn 사이의 차이는 0.2 eV와 1 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 LUMO-R과 LUMO-SCn 사이의 차이는 0.2 eV와 0.8 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 HOMO-R과 HOMO-SCp 사이의 차이는 0 eV와 0.5 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 LUMO-R과 LUMO-SCp 사이의 차이는 -1 eV와 0 eV 사이에 포함되고;
N형 반도체 층(SCn)이 유전체 층(Die)과 접촉하는 경우에:
- 준위들 HOMO-R과 HOMO-SCn 사이의 차이는 0 eV와 1 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 LUMO-R과 LUMO-SCn 사이의 차이는 -0.5 eV와 0 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 HOMO-R과 HOMO-SCp 사이의 차이는 -0.2 eV와 -0.8 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 LUMO-R과 LUMO-SCp 사이의 차이는 -0.2 eV와 -1 eV 사이에 포함되고;
발광 층이 호스트-게스트(H-G) 계인 경우에, 앰비폴라 채널의 층들의 물질들의 LUMO와 HOMO 값들 사이의 차이들은 하기 제약 조건들을 만족시켜야만 한다:
P형 반도체 층(SCp)이 유전체 층(Die)과 접촉하는 경우에:
- 준위들 HOMO-H와 HOMO-SCn 사이의 차이는 0.2 eV와 1 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 LUMO-H와 LUMO-SCn 사이의 차이는 0.2 eV와 3 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 HOMO-H와 HOMO-SCp 사이의 차이는 0 eV와 0.5 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 LUMO-H와 LUMO-SCp 사이의 차이는 -1 eV와 3 eV 사이에 포함되고,
모든 게스트 물질들에 대해:
- 준위들 LUMO-G와 LUMO-SCn 사이의 차이는 0.3 eV와 -1 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 HOMO-G와 HOMO-H 사이의 차이는 0 eV와 1 eV 사이에 포함되고;
N형 반도체 층(SCn)이 유전체 층(Die)과 접촉하는 경우에:
- 준위들 HOMO-H와 HOMO-SCn 사이의 차이는 -3 eV와 1 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 LUMO-H와 LUMO-SCn 사이의 차이는 -0.5 eV와 0 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 HOMO-H와 HOMO-SCp 사이의 차이는 -0.2 eV와 -3 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 LUMO-H와 LUMO-SCp 사이의 차이는 -0.2 eV와 -1 eV 사이에 포함되고,
모든 게스트 물질들에 대해:
- 준위들 HOMO-G와 HOMO-SCp 사이의 차이는 -0.3 eV와 1 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 LUMO-G와 LUMO-H 사이의 차이는 0 eV와 -1 eV 사이에 포함된다.
앰비폴라 채널의 층들 사이의 계면들에서의 실효 전계 효과 이동도의 값은 이것을 제어하도록 또한 허용하는 상이한 인자들에 의해 영향을 받는다. 특히, 운반자들의 이동도는 사용된 물질들의 순도를 개선/악화시킴으로써 및 결정립들의 사이즈를 증가/감소시킴으로써 증가/감소될 수 있다. 더욱이, 계면에서 전계 효과 이동도를 증가시키기 위해, 편리하게는, 층들의 표면들의 거칠기를 감소시키고 다른 것과 접촉하도록 위치될 때 화학적으로 반응하지 않는 물질들을 선택하고, 그에 의해 계면들을 따른 전하 운반자들의 이주(migration)에 대한 장애물들의 계면에서의 형성을 방지하는 것이 가능하다. 단독으로 또는 본 분야의 잘 알려진 기술에 따른 적절한 방식으로 조합하여 이러한 파라미터들을 조절함으로써, 당업자는 각각의 계면들 SC1-Die와 SC2-R에서의 두 가지 다른 전하 유형에 대한 실효 전계 효과 이동도들 m1과 m2 간의 비가 상기 지적된 범위에 포함되도록 하기 위한 OLET 소자들의 제조 공정을 채택할 수 있다.
조건 2)는 앰비폴라 채널이 그에 의해 실현되는 물질들을 적절히 선택함으로써 검증될 수 있다. 당업자는, OLET 소자의 제조에 적응된 물질들 중에서, 조건 2)를 충족시키는, 층 SCp에 대한 P형 반도체 물질, 층 SCn에 대한 N형 반도체 물질, 및 재결합 층 R을 위한 하나 이상의 물질들을 선택할 수 있을 것이다.
비제한적 예로서, 층 SCp는 DH-4T로 만들어질 수 있고, 층 SCn은 DHF-4T로 만들어질 수 있고, 재결합 층 R은 Alq3-PtOEP로 또는 TCTA-PtOEP로 또는 TCTA-DCM2로 또는 Alq3로만, 또는 복합체 1,3-디(2-피리딜)-5-메틸-벤젠 백금(II) 염화물(1,3-di(2-pyridyl)-5-Methyl-benzene platinum(II) chloride)로 만들어진 호스트-게스트 계일 수 있다. 일반적으로, OLET 소자에 사용될 수 있고 조건들 1) 및 2)를 충족시키도록 적응된다고 한다면 다른 물질들을 선택하는 것이 가능하다.
실시예에서, 실효 이동도가 과도하게 영향받는 것을 방지하기 위해, 반도체층들 SC1 및 SC2와 발광층 R 사이의 계면들에서의 거칠기는 0.2 nm과 10 nm 사이에 포함된다. 본 설명에서 및 청구항들에서, 나노미터로 표현되는 거칠기의 측도는 평균선으로부터 표면의 실제 프로필의 편차의 산술평균 값을 나타낸다. 양호하게는, 계면들에서의 상기 거칠기는 0.2 nm와 5 nm 사이에 포함된다.
또 다른 실시예에 따라, 물질들의 순도는 특정 수준들 내에 있도록 제어된다. 이 경우에, 100% 순수한 이상적 물질이라는 실현할 수 없는 이론적 경우를 제외하고, 분포된 방출을 가진 발광 트랜지스터를 실현하기에 유용한 순도 구간이 또한 결정되어야 하는데, 즉 산업적 실현 가능성(매우 높은 순도 수준을 가진 물질들을 이용할 필요에 의해 어려워질 수 있음)과 충분히 순수하지 않으면 채널의 분포된 조명의 기술적 효과의 달성을 막는 물질들의 사용 간의 미묘한 절충점을 정해야 한다. 특히, 이런 미묘한 균형 맞추기는 본 발명에 따른 트랜지스터의 앰비폴라 채널의 층들을 구성하는 물질들의 순도가 99.8%과 99.999% 사이에, 및 양호하게는 99.99% 및 99.999% 사이에 포함될 때 만족된다.
추가적 고찰이 실효 이동도들 m1과 m2의 값들 사이의 관계성에 대하여 이루어져야 한다. 앞서 말한 것처럼, 상기 제1 반도체 층 SC1과 상기 유전체 층 Die 사이의 계면에서의 전계 효과 이동도 m1의 값과 상기 제2 반도체 층 SC2와 상기 발광층 R 사이의 계면에서의 실효 전계 효과 이동도 m2의 값 사이의 비는 0.05 내지 20 범위에 있다. 다시 말하면, m1과 m2 값들 중 최대와 최소 사이의 비는 20과 1 사이에 포함된다. 이것은 OLET 소자들이 서로 매우 다른 실효 전계 효과 이동도들 m1과 m2의 값들을 가짐에도 불구하고 실현될 수 있다는 것을 고려할 때 큰 제한 조건이다; 특히 크기에 있어 3 차수만큼 서로 달라지는 실효 전계 효과 이동도들에도 불구하고 좋은 광도 효율을 가질 수 있는 OLET 소자들을 획득하는 것이 가능하다. 이것은 값들 m1과 m2 사이의 비에 지금까지 불충분한 주의가 기울여진 이유들 중 하나일 수 있다. 이 조건은 분포된 발광을 가진 유기 발광 트랜지스터를 실현하기 위해, 조건 2)와 결합하여 필요한 것으로 드러났다.
분포된 발광을 가진 OLET의 구현을 위한 앞서의 교시가 적용되는 OLET의 가능한 아키텍처가 도 1에 도시된다.
이 특정 실시예에서, 발광 트랜지스터(10)는 지지 층의 역할을 하는 기판(11)을 포함하는데, 그 위에는 제어 또는 게이트 전극의 역할을 하는 전극(12), 및 유전체 물질 층 Die가 있고, 그 위에는 트랜지스터의 앰비폴라 채널의 두 개의 반도체 층 중 첫 번째 것인 SC1이 있다. 반도체 층 SC1 위에는 발광층 R이 있고, 그 위에는 차례대로 제2 반도체 층 SC2가 피착된다. 이 최종 층 위에, 트랜지스터의 소스 및 드레인으로서 제각기 역할을 하는 두 개의 전극(13, 13')이 있다.
본 발명의 교시가 적용되는 제2 대안이 도 1b에 도시되는데, 이 경우에 OLET 구조(20)는 기판(11)상에 바로 피착되는 소스 및 드레인 전극들(13, 13')의 피착을 상정한다. 이러한 전극들은 반도체 층 SC2와 접촉하는데, 반도체층 위에 발광층 R이 놓이고, 그 위에 차례대로 반도체 층 SC1이 피착되고, 그 위에 유전체 층 Die가 놓이고, 그 위에 게이트 전극(12)이 피착된다.
도 1a 및 1b에서, 여러 요소들의 사이즈 및 치수 비들은 도면의 이해를 용이하게 하기 위해 변경되었기 때문에 축척에 맞지 않는다. 더욱이, 묘사된 아키텍처들은 실현될 수 있는 소자 유형의 예일 뿐인데, 그 이유는 본 발명과 관련한 것은 그 특징적 요소로서 실효 이동도를 언급하는 앞서 기술된 특징을 갖는 반도체 층들 SC1 및 SC2와 발광층 R을 포함하는 앰비폴라 채널의 존재이기 때문이다. 예를 들어, 단지 예로서만, 도 1a에 도시된 구조와 명확히 등가인 변형은 요소(11)를 지지 기판으로 사용하지 않고, 그 대신에 그 기능은 이 경우에 도 1에 묘사된 것보다 더 큰 넓이를 갖는 게이트 전극 자체에 의해 실행되거나, 또는 단일 요소(11)로서 표시된 기판은 실제상 복수의 요소에 의해 구성된다.
일반적으로, OLET 구조에서 전극들(13, 13')을 구성하는 물질들은 주입되어야 할 전하(전자들, 정공들) 유형의 기능으로 최적화될 수 있다.
전자들의 주입을 위한 전극들의 경우에, 편리하게는 아연 산화물로 코팅된 칼슘, 마그네슘, 알루미늄, 금을 이용하는 것이 양호하다.
정공들을 주입하기 위한 전극들의 경우에는, 금, 은, 백금, 구리를 이용하는 것이 양호하다.
양쪽 전극들을 실현하는데 동일 물질을 사용하는 것이 또한 가능하고, 이 경우에 작동 조건들(인가 전압들)만이 주입된 전하 운반자들의 유형을 결정한다. 이런 유형의 구조는, 그 장점들 중에는, 향상된 이용 다기능성과 더 단순하고 신속한 생산 공정들을 요구한다는 사실이 있다. 이 경우에, 특히 전극들의 구현에 적응된 적절한 물질들은 예를 들어 금, 알루미늄인데, 그 가운데서 금이 바람직하다.
정공들을 운반하는 반도체 층을 실현하기 위해 이용될 수 있는 물질들 중에서, 올리고아센(oligoacenes), 올리고티오펜(oligothiophenes) 및 올리고플루오렌(oligofluorenes), 올리고티오펜의 피리미딘 유도체(pyrimidine derivatives of oligothiophenes), a 및 ω 위치들에서 알킬 사슬(alkylic chains)로 치환된 테트라티오펜(tetrathiophenes)이 있는데, 후자가 작은 표면 거칠기 및 큰 전계 효과 이동도 때문에 선호된다.
전자들을 운반하는 반도체 층을 실현하는 데에 사용가능한 물질들 중에는, 페릴렌 및 올리고티오펜의 디이미드 유도체(diimide derivatives of perylenes and oligothiophenes), 올리고티오펜의 피리미딘 유도체, 티아졸 코어를 가진 올리고티오펜(oligothiophenes with thiazole core), a 및 ω 위치들에서 퍼플루오레이트 사슬(perfluorated chains)로 치환된 코로넨 유도체 및 테트라티오펜의 유도체(coronene derivatives and derivatives of tetrathiophenes)가 있는데, 후자가 큰 전계 효과 이동도 때문에 선호된다.
전자들과 정공들의 재결합 및 결과적인 광도 방사 방출이 일어나는 발광층 R의 물질에 관한 한, 본 발명의 구현에 적응된 특히 적절한 물질들은, Alq3, 타입 1,3-디(2-피리딜)-5-메틸-벤젠 백금(II) 염화물(type 1,3-di(2-pyridyl)-5 -Methyl-benzene platinum(II) chloride)의 금속 고리화 백금 복합체(cyclometalated platinum complexes), 또는 예를 들어 4-(디시아노메틸렌)-2-메틸-6-(p-디메틸아미노스티릴)-4H-피란(4-(dicyanomethylen)-2-methyl-6-(p-dimethylaminostyryl)-4H-pyrane), 백금 옥타에틸-포르피린(Platinum octaethyl-porphyryn), 이리듐 아세틸아세토네이트의 페닐이소퀴놀린(phenylisoquinoline of Iridium acetylacetonate)으로 여러 방식으로 도핑된 퀴놀린 알루미늄 격자(quinoline Aluminum lattice)를 갖는 호스트-계스트 계들, 또는 이런 분자들의 조합으로 도핑된 알루미늄 퀴놀린 격자를 가진 호스트-게스트 계들이다.
본 발명은 실시예(예 1)의 비제한적 예를 통하여 이하에 더 잘 기술된다. 양쪽 상기 조건들(1, 2)이 동시에 검증되지는 않기 때문에 발광이 공간적으로 제한되는 대항 예들(예 2, 예 3 및 예 4)이 또한 제공된다.
예 1
분포된 발광을 가진 유기 앰비폴라 발광 전계 효과 트랜지스터는 제1 유리 층을 포함하는 기판으로부터 실현되는데, 유리층상에는 ITO(Indium Tin Oxide)의 층이 있고, ITO층상에는 유전체 Die로서 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate: PMMA) 층이 있다. 반도체 물질 SC1의 제1 층은 PMMA의 층 위에 피착되는데, 이 경우에 15 nm의 층이 정공들을 나르기 위한 층으로서 디헥실-테트라티오펜(dihexyl-tetrathiophene: DH4T)으로 만들어진다. 이 층과 접촉하여, 백금 옥타에틸-포르피린(platinum octaethyl-porphyrin: PtOEP)의 중량으로 8%를 포함하는 트리스 8-히드록시퀴놀라토 알루미늄(tris 8-hydroxyquinolato aluminum: Alq3)의 호스트-게스트 혼합물로 구성되는 발광 물질의 40 nm 층이 있고, 최종적으로 3층 적층의 마지막 성분으로서 전자들을 나르기 위한 반도체 SC2가 20 nm의 두께를 갖는 디-퍼플루오로-헥실-테트라티오펜(di-perflouro-hexyl-tetrathiophene: DHF4T)으로 만들어진다. 이 마지막 단 위에 50 nm의 두께를 갖고 70 μm만큼 서로로부터 이격된 두 개의 금 전극이 있다. 3개 층인, DH4T, Alq3 + PtOEP 및 DHF4T의 적층은 트랜지스터의 앰비폴라 채널을 구성한다.
구조를 성장시키기 위한 공정은 전하 운반자들의 전계 효과 이동도에 영향을 미치지 않기 위해, 당업자에게 알려졌고 본 분야에 퍼져 있는 기술을 이용하여 최적화되었는데, 특히 DH4T와 DFH4T의 2개 층의 성장 속도는 0.15 옹스트롬/s로 제어되고 설정되었고, Alq3의 층의 성장 속도는 5 옹스트롬/s로 설정되었다. 더욱이, Alq3 내로의 PtOEP의 삽입은 바라는 백분율(8%)로 이 최종 성분의 제어된 공동 피착(co-deposition)을 통하여 일어난다.
물질들의 순도에 관한 한, DH4T는 두 번의 재결정화 공정을 겪었고, DHF4T는 제어된 기울기를 갖는 온도에서 두 번의 승화 공정(sublimation processe)을 겪었다. 구현된 공정들은 양쪽 물질들에 대해 구간 0.02-0.0001%로 불순물들을 감소시켰다; Alq3는 99.99% 순수하다.
이 특정 예에서, 물질들의 순도의 정도는 양쪽 운반자들의 실효 전계 효과 이동도들이, 산업적 규모로 소자들을 구현하는 것을 허용하는 물질들 및 관련된 정제 방법들을 이용하여, 넓은 채널 조명을 갖도록 서로에게 충분히 근접하는 것을 보장한다.
특히, 실효 전계 효과 이동도를 측정하기 위해, 트랜지스터는 유니폴라 모드에서 작동된다. 이 소자에 의해, 제각기 VT N=50V 및 VT P=-60V와 동등한 문턱 전압들을 가지며 음의 전하들에 대한 이동도 m2 = 0.2cm2/Vs와 양의 전하들에 대한 이동도 m1 = 0.28 cm2/Vs가 획득되었다.
조건 2)에 관한 한, 즉 에너지 준위들의 값들에 대한 상이한 제약 조건들에 관해, 도 8a에 묘사된 방식으로부터 추론하는 것이 가능하므로, 이들은 모두 검증된다.
예 1에서와 같이 구현된 트랜지스터는 -60V의 게이트와 소스 사이의 전위차 Vgs를 설정하고, -100V의 드레인과 소스 사이의 전위차 Vds를 설정함으로써 앰비폴라 기능 상태에서 작동되고, 그 발광은 60x 배율과 0.7 개구수를 가진 Nikon Eclipse 2000-E 현미경을 통하여 모아진다.
획득 결과들은 트랜지스터의 채널에서의 방출의 3D 디지털 구현으로 보여진다(도 2a). 이 예에서, 하기 예 3에서와 마찬가지로, 획득된 이미지의 디지털 구현은 이것을 더 판독가능하게 하기 위해 흑백 포맷으로 변환되었다.
예 2(
비교예
)
유기 앰비폴라 발광 전계 효과 트랜지스터는 예 1에 사용된 것과 동일 물질들, 동일 구조 및 동일 두께들로 정확하게 실현된다. 그렇지만, 이 예에서, DH4T와 DFH4T의 2개 층에서의 성장률은 0.1 옹스트롬/s로 제어되고 설정되었고, Alq3 층에 대한 성장률은 2 옹스트롬/s로 설정되었다. 8%의 백분율에서의 제어된 공동 피착을 통해 실행된 Alq3 내로의 PtOEP의 삽입을 포함하여, 소자의 모든 기타 특성들은 변화가 없다. 그러므로, 소자의 전체 구조는 ITO/PMMA/DH4T(15 nm, 0.1 A/s)/Alq3:PtOEP 8%(40 nm, 2 A/s)/DHF4T(20 nm, 0.1 A/s)/Au(50 nm)이다. 유기 층들의 성장률을 수정한 사실은 제각기 VT N=30V 및 VT P=-57V와 동등한 문턱 전압들을 가지면서, 음 전하들에 대한 실효 이동도는 m2 = 0.006 cm2V/s가 되고 양 전하들에 대한 실효 이동도는 m1 = 0.38 cm2V/s가 되도록 야기하였다. 실효 이동도들의 값들 사이의 비에 대한 조건 1)에 부합하지 않으면, 앰비폴라 발광 트랜지스터의 방출은 공간적으로 한정된다. 그러므로 실효 이동도에 대한 조건은 비교 예 2가 분명히 보여주는 것처럼 분포된 발광을 달성하기 위한 핵심 요소이다. 그런 조건은 이미 언급한 2010 Nature Materials 논문 "Organic light-emitting transistors with an efficiency that outperforms the equivalent light-emitting diodes"에는 개시되거나 설명되지 않았는데, 이 논문에는 분포된 발광을 변경하거나 달성하는 방법에 대한 어떤 교시나 제안도 없이 좁고 잘 정의된 광 공간 방출을 가진 OLET만을 보여준다.
예 3(
비교예
)
상기 논의된 실시예들과는 다르게, 그 방식이 도 7에 묘사된 OLET 아키텍처는, P형 이동도를 가진 반도체 물질(DH4T)의 층(30 nm 두께)이 PMMA 유전체 층상에 피착된다. 반도체 SC1 위에 발광층의 역할을 하는 30 nm의 두께를 갖는 Alq3 층이 피착된다. 금 전극들과 접촉하는 N형 이동도를 가진 층 SC2가 실험식 C30H14O2S4F4 를 가지고 또한 도 3에 묘사된 분자 구조를 갖는 테트라티오펜의 아릴카보닐릭 유도체(arylcarbonylic derivative of tetrathiophene)(SLV-131)의 30 nm의 두께를 갖는 층으로 구성된다.
도 7의 아키텍처는, 이 예의 구조가 SC1 및 SC2의 각각의 계면들에서의 실효 전계 효과 이동도 값들 사이의 2 차수의 크기들의 비를 특징으로 하지만, 에너지 준위들에 대한 조건 2)에 부합된다는 것을 보여준다. 조건 1)만을 충족하지 않는다는 사실은, 조명된 채널의 3D 디지털 구현이 앰비폴라 기능 조건에서 묘사되는 도 2b에 나타내어진 바와 같이, 발광 영역의 넓이를 약 10 μm까지 감소시키는 것을 야기하였다.
예 4(
비교예
)
유기 앰비폴라 발광 전계 효과 트랜지스터는 제1 유리층을 포함하는 기판으로부터 시작하여, 유리 층 위에 ITO(Indium Tin Oxide) 층이 있고, ITO 층 위에 유전체 Die의 역할을 하는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 층이 있는 것으로 구현된다. 제1 반도체 물질 층 SC1이 PMMA 층상에 피착되는데, 이 경우에 정공들을 나르기 위한 층으로서 디-헥실-테트라티오펜(DH4T)으로 만들어진 10 nm 층이다. 이 층과 접촉하여, 트리스(4-카바조일-9-일페닐)아민(Tris(4-carbazoyl-9-ylphenyl)amine)(TCTA)으로 만들어진 발광 물질의 40 nm 층, 및 3층 적층의 최상위 성분으로서, 15 nm의 두께를 갖고 디-퍼플루오로-헥실-테트라티오펜(DHF4T)으로 만들어지는, 전자들을 수송하기 위한 반도체 SC2가 있다. 이 최종 층 위에 50 nm의 두께를 갖고 70 미크론만큼 서로 이격된 2개의 금 전극이 있다. 3개 층 DH4T, TCTA 및 DHF4T의 적층은 트랜지스터의 앰비폴라 채널을 구성한다.
구조를 성장시키기 위한 공정은 전하 운반자들의 전계 효과 이동도에 영향을 미치지 않기 위한 이 분야에 널리 퍼지고 당업자들에게 알려진 기술을 이용하여 최적화되었는데, 특히 DH4T와 DFH4T의 2개 층의 성장률은 0.1 옹스트롬/s로 제어되고 설정되었고, TCTA 층의 성장률은 5 옹스트롬/s로 설정되었다. 이 소자에 의해, 제각기 VT N=69V 및 VT P=-32V와 동등한 문턱 전압들을 가지면서, 음의 운반자들의 이동도 m2 = 0.22 cm2 V/s 및 양의 운반자들의 이동도 m1 = 0.085 cm2 V/s가 획득되었다.
실효 이동도들의 값들 간의 비에 대한 조건 1)이 충족되었다. 그럼에도 불구하고, 사용된 물질들의 준위들 HOMO 및 LUMO의 에너지 준위들은 조건 2)에 부합하지 않고, 발광 앰비폴라 트랜지스터의 방출은 공간적으로 한정된다. 사실상, 도 8c 및 도 8d로부터 추정될 수 있듯이, LUMO-R과 LUMO-SCn 사이의 에너지 차이, 즉 0.9 eV는 [0.2 eV 내지 0.8 eV]의 요청된 범위를 벗어나므로 에너지 차이에 대한 조건이 충족되지 않는다.
도 4a 및 도 4b는 유전체와 접촉하는 층이 제각기 p형(SCP) 또는 N형(SCN)인 OLET 소자의 가능한 아키텍처들을 묘사한다.
예 5
도 5는, 실험적으로 테스트된 분포된 조명을 가진 OLET 소자의 아키텍처의 예, 및 기술된 구조적 특징들에 의해서 획득된 전압-전류 및 전압-방출 특성의 관련된 그래프들을 보여준다. 이 경우에 재결합 층은 TCTA:DCM2로 구성된다. 실효 이동도들이 그들 간에 20 배 미만으로 다른데, 즉 음의 운반자들을 위한 최대값 0.28 cm2/Vs와 양의 운반자들을 위한 최소값 0.11 cm2/Vs의 비는 조건 1)에 의해 부여된 20의 한계값 내에 충분히 들어오는 2.54 cm2/Vs이다. 또한 조건 2)도 도 8d에 도시된 바와 같이 부합된다.
예 6
도 6은 도 5와 유사하고, 분포된 조명을 가진 OLET 소자의 또 다른 예시적 아키텍처 및 전압-전류와 전압-방출 특성의 관련된 그래프들을 보여준다. 이 경우에, 재결합 층은 TCTA-PtOEP로 구성된다. 실효 이동도들에 대한 조건의 준수와 관련하여, 음의 운반자들의 실효 이동도는 최저의 것, 0.051 cm2/Vs인 한편, 양의 운반자들의 실효 이동도는 0.7 cm2/Vs이어서, 13.7이라는 비를 낳는다. 또한 조건 2)는 도 8c에 도시된 바와 같이 부합된다.
예 7(
비교예
)
도 7은 본 발명에 따르지 않는 OLET 소자를 보여주는데, 이 소자는 유전체와 접촉하는 P형 반도체 층(DH4T), 트리스 8-히드록시퀴놀라토 알루미늄(Alq3)으로 만들어진 발광층, 이 발광층상에 위치된 N형 반도체 층(SLV131)을 갖는다. 알 수 있는 바와 같이, 사용된 물질들의 HOMO 및 LUMO 준위들은 상기 언급한 조건 2)와 부합한다. 발명자들은 계면들에서의 실효 이동도들 사이의 비에 대한 조건 1)이 충족되지 않는다는 것을 실험적으로 검증했다. 양의 운반자 실효 이동도는 2*10-3 cm2/Vs 이고, 음의 운반자 실효 이동도는 2*10-5 cm2/Vs 이어서, 그들 사이의 비가 100이라는 결과를 낳고, 따라서 실효 이동도 비에 대한 조건을 위배하게 된다.
도 7의 OLET 소자는 그러므로 공간적으로 제한된 조명을 갖는다.
도 8a 내지 도 8d의 도면들은 소스 및 드레인 콘택트들의 페르미 준위와 함께, 이 신규 소자를 실현하기 위해 이용가능한 물질들의 LUMO 및 HOMO 준위들을 도해한다. 쉽게 추론할 수 있는 것처럼, 이런 물질들에 의해, 조건 2)가 충족되고, 따라서 이들은, 계면들에서의 실효 전계 효과 이동도들을 서로 20 배보다 더 달라지지 않게 하는 방식으로 피착된다면, 분포된 조명을 가진 신규 OLET 소자를 실현하는데 적합하다.
Claims (10)
- 적층된 층들을 구비한 아키텍처를 갖는 전계발광 앰비폴라 유기 전계 효과 트랜지스터로서:
게이트 전극,
상기 게이트 전극 위에 놓인 유전체 층,
상기 유전체 층 위에 놓인 앰비폴라 채널 - 상기 앰비폴라 채널은 에너지 대(energy band)가 최상위 점유된 분자 궤도 HOMO-SCp 및 최하위 비점유된 분자 궤도 LUMO-SCp에 의해 결정되는 P형 반도체 층, 에너지 대가 최상위 점유된 분자 궤도 HOMO-SCn과 최하위 비점유된 분자 궤도 LUMO-SCn에 의해 결정되는 N형 반도체 층(SCn), 및 상기 P형 반도체 층과 상기 N형 반도체 층 간에 개재되고, 반대 부호의 전하 운반자들의 재결합을 허용하도록 적응된 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 에너지 대가 최상위 점유된 분자 궤도 HOMO-R과 최하위 비점유된 분자 궤도 LUMO-R에 의해 결정되는 단일 물질, 또는 호스트 물질 및 하나 이상의 게스트 물질들로 구성되는 호스트-게스트 계 중 어느 하나로 택일적으로 구성되고, 상기 호스트 물질은 최상위 점유된 분자 궤도 HOMO-H와 최하위 비점유된 분자 궤도 LUMO-H에 의해 결정되는 에너지 대를 가지며, 상기 하나 이상의 게스트 물질들은 각각이 각자의 최상위 점유된 분자 궤도 HOMO-G와 최하위 비점유된 분자 궤도 LUMO-G에 의해 결정되는 에너지 대를 가짐 -,
제1 유형의 전하들을 주입하도록 적응된 소스 전극 및 제2 유형의 전하들을 주입하도록 적응된 드레인 전극 - 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은 상기 P형 또는 N형 반도체 층들 중 상부 층과 접촉하고, 상기 P형 또는 N형 반도체 층들 중 하부 층은 상기 유전체 층과 접촉함 -
을 포함하고,
상기 P형 또는 N형 반도체 층들 중 상기 상부 층과 상기 발광층 사이의 계면에서의 실효 전계 효과 이동도의 값과 상기 P형 또는 N형 반도체 층들 중 상기 하부 층과 상기 유전체 층 사이의 계면에서의 실효 전계 효과 이동도의 값 사이의 비가 0.05 내지 20의 범위에 있고;
상기 P형 반도체 층이 상기 유전체 층과 접촉하고 상기 발광층이 단일 물질로 구성되는 경우에:
- 준위들 HOMO-R과 HOMO-SCn 사이의 차이는 0.2 eV와 1 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 LUMO-R과 LUMO-SCn 사이의 차이는 0.2 eV와 0.8 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 HOMO-R과 HOMO-SCp 사이의 차이는 0 eV와 0.5 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 LUMO-R과 LUMO-SCp 사이의 차이는 -1 eV와 0 eV 사이에 포함되고;
상기 N형 반도체 층이 상기 유전체 층과 접촉하고 상기 발광층이 단일 물질로 구성되는 경우에:
- 준위들 HOMO-R과 HOMO-SCn 사이의 차이는 0 eV와 1 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 LUMO-R과 LUMO-SCn 사이의 차이는 -0.5 eV와 0 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 HOMO-R과 HOMO-SCp 사이의 차이는 -0.2 eV와 -0.8 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 LUMO-R과 LUMO-SCp 사이의 차이는 -0.2 eV와 -1 eV 사이에 포함되고,
상기 P형 반도체 층이 상기 유전체 층과 접촉하고 상기 발광층이 호스트-게스트 계로 구성되는 경우에:
- 준위들 HOMO-H와 HOMO-SCn 사이의 차이는 0.2 eV와 1 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 LUMO-H와 LUMO-SCn 사이의 차이는 0.2 eV와 3 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 HOMO-H와 HOMO-SCp 사이의 차이는 0 eV와 0.5 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 LUMO-H와 LUMO-SCp 사이의 차이는 -1 eV와 3 eV 사이에 포함되고,
모든 게스트 물질들에 대해:
- 준위들 LUMO-G와 LUMO-SCn 사이의 차이는 0.3 eV와 -1 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 HOMO-G와 HOMO-H 사이의 차이는 0 eV와 1 eV 사이에 포함되고;
상기 N형 반도체 층이 상기 유전체 층과 접촉하고 상기 발광층이 호스트-게스트 계로 구성되는 경우에:
- 준위들 HOMO-H와 HOMO-SCn 사이의 차이는 -3 eV와 1 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 LUMO-H와 LUMO-SCn 사이의 차이는 -0.5 eV와 0 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 HOMO-H와 HOMO-SCp 사이의 차이는 -0.2 eV와 -3 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 LUMO-H와 LUMO-SCp 사이의 차이는 -0.2 eV와 -1 eV 사이에 포함되고,
모든 게스트 물질들에 대해:
- 준위들 HOMO-G와 HOMO-SCp 사이의 차이는 -0.3 eV와 1 eV 사이에 포함되고,
- 준위들 LUMO-G와 LUMO-H 사이의 차이는 0 eV와 -1 eV 사이에 포함되는 전계발광 앰비폴라 유기 전계 효과 트랜지스터. - 제1항에 있어서, 상기 비가 0.7 내지 1.3 범위에 있는 전계발광 앰비폴라 유기 전계 효과 트랜지스터.
- 제1항에 있어서,
상기 P형 또는 N형 반도체 층들 중 상기 상부 층과 상기 발광층 사이의 계면에서의 상기 실효 전계 효과 이동도의 값과 상기 P형 또는 N형 반도체 층들 중 상기 하부 층과 상기 유전체 층 사이의 계면에서의 상기 실효 전계 효과 이동도의 값은 적어도 10-3 cm2/Vs인 전계발광 앰비폴라 유기 전계 효과 트랜지스터. - 제1항에 있어서, 상기 소스 전극과 상기 드레인 전극 사이의 거리는 20 μm 내지 300 μm 사이에 있는 전계발광 앰비폴라 유기 전계 효과 트랜지스터.
- 제1항에 있어서, 상기 발광층과 각각의 상기 P형 또는 N형 반도체 층들 간의 계면들에서의 표면 거칠기가 0.2 nm 내지 10 nm 범위에 있는 전계발광 앰비폴라 유기 전계 효과 트랜지스터.
- 제5항에 있어서, 상기 표면 거칠기가 0.2 nm 내지 5 nm 범위에 있는 전계발광 앰비폴라 유기 전계 효과 트랜지스터.
- 제1항에 있어서, 상기 앰비폴라 채널을 형성하는 물질들은 99.8%와 99.999% 사이의 순도를 갖는 전계발광 앰비폴라 유기 전계 효과 트랜지스터.
- 제7항에 있어서, 상기 순도가 99.99%와 99.999% 사이에 있는 전계발광 앰비폴라 유기 전계 효과 트랜지스터.
- 제1항에 있어서, 상기 소스 전극과 상기 드레인 전극은 동일 물질로 만들어지는 전계발광 앰비폴라 유기 전계 효과 트랜지스터.
- 제1항에 있어서,
상기 P형 반도체 층이 상기 유전체 층과 접촉하고 상기 발광층이 단일 물질로 구성되는 경우에:
- 상기 준위들 LUMO-R과 LUMO-SCn 사이의 차이는 0.2 eV와 0.6 eV 사이에 포함되고,
- 상기 준위들 HOMO-R과 HOMO-SCp 사이의 차이는 0.2 eV와 0.5 eV 사이에 포함되고,
- 상기 준위들 LUMO-R과 LUMO-SCp 사이의 차이는 -1 eV와 -0.2 eV 사이에 포함되고;
상기 N형 반도체 층이 상기 유전체 층과 접촉하고 상기 발광층이 단일 물질로 구성되는 경우에:
- 상기 준위들 HOMO-R과 HOMO-SCn 사이의 차이는 0.2 eV와 1 eV 사이에 포함되고,
- 상기 준위들 LUMO-R과 LUMO-SCn 사이의 차이는 -0.5 eV와 -0.2 eV 사이에 포함되고,
- 상기 준위들 HOMO-R과 HOMO-SCp 사이의 차이는 -0.2 eV와 -0.6 eV 사이에 포함되는 전계발광 앰비폴라 유기 전계 효과 트랜지스터.
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| EP3021373A1 (en) | 2014-11-14 | 2016-05-18 | E.T.C. S.r.l. | Display containing improved pixel architectures |
| WO2016100983A1 (en) | 2014-12-19 | 2016-06-23 | Polyera Corporation | Photocrosslinkable compositions, patterned high k thin film dielectrics and related devices |
| JP6546400B2 (ja) * | 2015-02-05 | 2019-07-17 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 表示装置 |
| CN105355799A (zh) * | 2015-10-12 | 2016-02-24 | Tcl集团股份有限公司 | 一种量子点发光场效应晶体管及其制备方法 |
| CN106684153A (zh) * | 2015-11-05 | 2017-05-17 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 自驱动发光薄膜晶体管，薄膜晶体管阵列及显示装置 |
| WO2019139175A1 (en) * | 2018-01-09 | 2019-07-18 | Kyushu University, National University Corporation | Organic light-emitting field-effect transistor |
| CN111081740A (zh) * | 2019-12-06 | 2020-04-28 | 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 | 一种显示面板 |
| CN115207238A (zh) * | 2022-07-01 | 2022-10-18 | 闽都创新实验室 | 一种具有光电双输出的发光突触晶体管及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6970490B2 (en) | 2002-05-10 | 2005-11-29 | The Trustees Of Princeton University | Organic light emitting devices based on the formation of an electron-hole plasma |
| US20090267061A1 (en) | 2004-09-14 | 2009-10-29 | Marks Tobin J | Carbonyl-Functionalized Thiophene Compounds and Related Device Structures |
| US8598448B2 (en) | 2010-03-20 | 2013-12-03 | Polyera Corporation | Pyrrolo[3,2-B]pyrrole semiconducting compounds and devices incorporating same |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1398146A (zh) * | 2002-08-13 | 2003-02-19 | 清华大学 | 一种有机电致发光器件 |
| EP1609195B9 (en) | 2003-03-28 | 2011-08-31 | Michele Muccini | Organic electroluminescence devices |
| US20060261329A1 (en) * | 2004-03-24 | 2006-11-23 | Michele Muccini | Organic electroluminescence devices |
| WO2005109542A1 (en) * | 2004-05-11 | 2005-11-17 | Lg Chem. Ltd. | Organic electronic device |
| WO2008059816A1 (fr) * | 2006-11-14 | 2008-05-22 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Transistor en couche mince organique et transistor en couche mince organique photoémetteur |
| US20110215314A1 (en) | 2008-10-29 | 2011-09-08 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Dual gate field-effect transistor and method of producing a dual gate field-effect transistor |
| US8946688B2 (en) * | 2009-12-14 | 2015-02-03 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Polycyclic ring-fused compound and organic thin film transistor utilizing the same |
-
2012
- 2012-02-27 IT IT000284A patent/ITMI20120284A1/it unknown
-
2013
- 2013-02-21 JP JP2014558244A patent/JP6025874B2/ja active Active
- 2013-02-21 CN CN201380006607.4A patent/CN104094436B/zh active Active
- 2013-02-21 EP EP13716411.7A patent/EP2786437B1/en active Active
- 2013-02-21 US US14/373,225 patent/US9006726B2/en active Active
- 2013-02-21 KR KR1020147020705A patent/KR101839649B1/ko active IP Right Grant
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6970490B2 (en) | 2002-05-10 | 2005-11-29 | The Trustees Of Princeton University | Organic light emitting devices based on the formation of an electron-hole plasma |
| US20090267061A1 (en) | 2004-09-14 | 2009-10-29 | Marks Tobin J | Carbonyl-Functionalized Thiophene Compounds and Related Device Structures |
| US8598448B2 (en) | 2010-03-20 | 2013-12-03 | Polyera Corporation | Pyrrolo[3,2-B]pyrrole semiconducting compounds and devices incorporating same |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Compact modeling of charge carrier mobility in organic thin-film transistors, Journal of Applied Physics, 2009, 106, 064501. |
| Organic Electronics, 2006, 7(5), pp. 276-286. |
| Synthetic Metals, 1999, 101, pp. 534-535. |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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