基于TADF（三重激子复合）的有机发光晶体管中的电致复合发射现象

《ACS Photonics》：Electroplex Emission in TADF-Based Organic Light-Emitting Transistors

本研究探究了DMAC-DPS与CBP形成的多层有机异质结构在晶体管器件中的光电性能。结果表明，15%的DMAC-DPS掺杂量可获得最高电致发光效率，归因于电荷传输的平衡优化；同时，电激发导致发射谱显著红移（约65-80 nm），推测源于发光层与电子传输层界面处的电聚体形成。该发现为TADF基有机电致发光晶体管的设计提供了新见解。

　　有机发光器件在现代电子技术中扮演着越来越重要的角色，尤其是在柔性电子、可穿戴设备和大面积低成本显示技术等领域。这类器件通常通过有机材料的特性来实现高效发光，而其中一种有前景的技术是热激活延迟荧光（TADF）。TADF通过利用三重态和单重态激子，可以显著提高发光效率，使有机发光二极管（OLED）的内部量子效率（IQE）接近100%。这一特性使得TADF材料成为有机发光器件研究的热点，因为它不仅能够克服传统荧光材料的低效率问题，还具备优异的发光性能和可调的色坐标。

在本研究中，我们关注了TADF发射体DMAC-DPS与CBP混合后，在基于场效应的晶体管结构中的表现。通过系统地研究这些混合材料在器件结构中的光学和电子特性，我们发现DMAC-DPS在混合物中的浓度对发光效率有着重要影响。当DMAC-DPS的含量为15%时，电致发光效率达到最高，这一现象被归因于在发光层中实现了平衡的电荷传输。此外，我们还观察到在电激发条件下，发射光谱出现了明显的红移现象，这表明在发光层与n型半导体界面处可能形成了电荷复合物（electroplex）。

为了进一步理解这些现象，我们设计并比较了不同浓度的DMAC-DPS混合物，发现它们在器件结构中的表现与混合物的浓度密切相关。15%浓度的DMAC-DPS混合物不仅实现了更高的电致发光效率，还在电荷传输和发光机制上表现出显著的优化。我们通过实验手段验证了这些发现，并进一步分析了混合物的表面结构和电荷传输特性。通过原子力显微镜（AFM）的分析，我们发现不同浓度的混合物在表面上的粗糙度和结构相似，表明其在宏观上没有明显差异。然而，在纳米尺度上，由于混合物的形状和分布差异，电荷传输可能受到影响。

我们还研究了混合物在电场效应条件下的电子特性，发现DMAC-DPS与CBP混合后，能够实现较为平衡的电荷传输。这一特性使得混合物在电致发光过程中能够有效地促进激子的形成和复合。同时，我们观察到在电激发条件下，发射光谱出现了红移，这可能与电荷复合物的形成有关。这一发现不仅有助于理解TADF材料在有机发光晶体管中的发光机制，还为优化器件性能提供了新的思路。

通过进一步的实验和分析，我们还发现混合物在电场效应条件下的性能与传统OLED有所不同。例如，在电激发条件下，发射光谱的红移可能与混合物的界面效应有关。此外，我们还研究了混合物的电荷注入和传输特性，发现这些特性对发光效率有着重要影响。通过优化混合物的浓度和界面结构，可以进一步提高器件的性能。

总的来说，本研究揭示了TADF材料在有机发光晶体管中的关键作用，特别是在实现高效率发光和优化电荷传输方面。通过实验和理论分析，我们为理解TADF材料的发光机制和优化器件性能提供了新的视角。这些发现不仅有助于推动有机发光器件的发展，还为未来的应用提供了理论支持和技术指导。