聚合物电化学发光晶体管

20251117

科学研究和技术服务业

?? 实现了高性能光电晶体管。 ?? 实现了高性多功能光电探测器。

o 柔性显示、低成本固态照明和可穿戴电子设备生产厂家。 o 多功能集成器件生产厂家。

可国（境）内外转让

o 所发展的模型和器件结构为开发下一代柔性显示、低成本固态照明和可穿戴电子设备提供了一条可能的技术路径，具有重要的产业应用前景。 o 实现的高效率、高色纯度RGB面发光晶体管，是迈向红、绿、蓝全彩显示的关键一步，为发展新型微显示技术奠定了坚实基础。 o 多功能集成器件在智能传感、光通信、片上光电系统等领域展现出巨大的应用潜力。

北京市自然科学基金外籍学者“汇智”项目

北京市科学技术委员会;中关村科技园区管理委员会

一、 项目主要内容 本项目围绕“实现高发光性能、波长可调的面发光聚合物电化学发光晶体管”这一总体目标，系统深入地开展了从基础机理到器件优化的研究。主要内容分为三个层面： 1. 机理层面：针对聚合物电化学发光晶体管中复杂的电化学掺杂与p-n结形成过程，建立了更为精确的物理模型，从根本上阐明其工作机理。 2. 器件层面：通过创新性地引入钙钛矿栅极材料和新颖的器件结构，优化了载流子注入与复合，成功制备出高性能的面发光晶体管和多功能光电探测器。 3. 材料层面：将研究体系从有机聚合物拓展至有机-无机杂化钙钛矿及量子点材料，验证了器件结构与工作机理的普适性，并实现了高纯度绿光发射。 二、 重要结果与核心数据（对标研究目标） 对应目标1：研究p-n结工作机理与栅极调控作用 ?? 建立了精确的离子补偿模型。 ?? 首创了包含环境因素的电流模型。 ?? 研究了聚合物结晶的电化学掺杂机制。 对应目标2：优化器件结构以实现高效率、高占空比面发光 ?? 成功开发面发光绿光发光晶体管（PeLET）。 ?? 实现全溶液法低工作电压驱动RGB发光晶体管。 对应目标3：推广材料体系，验证普适性 ?? 实现了高性能光电晶体管。 ?? 实现了高性多功能光电探测器。 ?? 三、 创新点 1. 理论模型创新：突破了传统模型的局限，建立了首个综合考虑环境氧气影响和电化学还原反应激活能的聚合物电化学晶体管电流模型，为器件的精确设计与性能优化提供了关键理论工具。 2. 器件结构创新：在国家上首次实现了低压驱动可溶液加工的RGB面发光晶体管器件。 3. 器件普遍性研究：成功将研究体系从发光器件转移到光电探测晶体管器件以及多功能光电探测器。 四、 关键技术 ?? 聚合物电化学掺杂过程的多物理场（电-化学-环境）建模与仿真技术。 ?? 实现高效面发光与电荷注入平衡的多层异质结器件集成技术。 ?? 利用沟道与吸光层分开实现探测性能。 ?? 利用聚合物偏振实现多功能光电探测器。 五、 项目价值 1. 科学价值： o 本项目深化了对电化学发光晶体管中p-n结形成、离子/电子耦合输运及栅极调控机理的理解，形成了更为完备的理论体系。 o 开创的面发光PeLET为研究离子迁移与电致发光现象的相互作用提供了全新的实验平台。 2. 经济与社会价值： o 所发展的模型和器件结构为开发下一代柔性显示、低成本固态照明和可穿戴电子设备提供了一条可能的技术路径，具有重要的产业应用前景。 o 实现的高效率、高色纯度RGB面发光晶体管，是迈向红、绿、蓝全彩显示的关键一步，为发展新型微显示技术奠定了坚实基础。 o 多功能集成器件在智能传感、光通信、片上光电系统等领域展现出巨大的应用潜力。