【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】偏振光的發(fā)射與控制是實現(xiàn)高維信息傳輸和檢測的基礎(chǔ)，在顯示、照明和光通信等領(lǐng)域都具有重要的應(yīng)用價值。相比于傳統(tǒng)基于多重光學(xué)結(jié)構(gòu)獲得偏振光方式來講，利用材料本征結(jié)構(gòu)各向異性直接實現(xiàn)偏振光發(fā)射，具有制備工藝簡單、對比度高、能量損失低，易于器件小型化和集成化等優(yōu)勢，在未來信息顯示領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。對于本征有機偏振發(fā)光半導(dǎo)體材料領(lǐng)域研究來講，由于受到Kasha規(guī)則和蒸鍍摻雜薄膜本征無序特性的限制，高遷移率本征白色有機偏振發(fā)光半導(dǎo)體材料的研究一直面臨巨大挑戰(zhàn)，這極大限制了其在微納固態(tài)偏振光源和全光譜偏振顯示等方面的應(yīng)用。
近日，在國家自然科學(xué)基金委、科技部和中國科學(xué)院的支持下，化學(xué)研究所有機固體實驗室董煥麗研究員課題組和天津大學(xué)胡文平教授課題組合作，以高遷移率本征藍(lán)色偏振發(fā)光2,6-二苯基蒽作為主體分子晶體，利用雙分子摻雜策略，通過合理控制主體分子與紅光并五苯和綠光并四苯客體分子之間的能量及偏振轉(zhuǎn)移等過程，成功實現(xiàn)了高性能本征白色有機偏振發(fā)光半導(dǎo)體單晶(white organic polarized emissive semiconductor single crystals，WOPESSCs)的可控制備。研究結(jié)果表明，所獲得WOPESSCs展現(xiàn)了優(yōu)異的光電集成特性：偏振度高達(dá)0.96、熒光量子產(chǎn)率為38.3%、載流子遷移率為4.9 cm2 V-1 s-1、以及標(biāo)準(zhǔn)白色發(fā)光特性(CIE坐標(biāo)：0.3258,0.3396)。此外，通過調(diào)節(jié)偏振角度，WOPESSCs展現(xiàn)了從藍(lán)白光到黃白光的可調(diào)諧發(fā)射特性，并可應(yīng)用于覆蓋國家電視系統(tǒng)委員會標(biāo)準(zhǔn)112%的寬色域三原色光學(xué)成像。更為重要的是，基于WOPESSCs優(yōu)異的光電集成特性，構(gòu)筑了高性能本征有機偏振微納發(fā)光二極管和有機發(fā)光晶體管器件，電致發(fā)光偏振度為0.91，與材料本征偏振度相當(dāng)。同時，研究發(fā)現(xiàn)有機發(fā)光晶體管器件中柵壓電場對于偏振發(fā)光顏色具有強調(diào)控能力，發(fā)光顏色調(diào)控范圍為CIE坐標(biāo)從(0.2968,0.2233)到(0.5691,0.3554)。
這項工作不僅為綜合性能優(yōu)異的本征白色有機偏振發(fā)光半導(dǎo)體研究提供了新思路，同時也為高遷移率本征多色有機半導(dǎo)體及高性能微納電致偏振發(fā)光器件，特別是利用柵極電場調(diào)控有機半導(dǎo)體發(fā)光特性研究提供了借鑒意義。相關(guān)研究成果發(fā)表在Nature Photonics上，文章的第一作者為化學(xué)所博士后秦正生和博士生張鈺，通訊作者為董煥麗研究員和天津大學(xué)胡文平教授。
WOPESSCs材料創(chuàng)制及其電致偏振發(fā)光器件
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