ИСТИНА

Органические полупроводниковые материалы, в частности сопряжённые олигомеры, активно исследуются в последние десятилетия в качестве замены кремнию и другим неорганическим полупроводникам, поскольку такая замена потенциально позволит упростить производство и снизить стоимость электронных устройств, а также создавать электронные устройства с более широким набором функций. Основными базовыми элементами электронных устройств являются полевые транзисторы, которые в случае органической электроники также являются основой для разработки таких перспективных устройств, как химические сенсоры, фототранзисторы и светоизлучающие транзисторы. Для создания эффективных органических светоизлучающих транзисторов и фототранзисторов перспективными материалами являются тиофен-фениленовые олигомеры, так как они с одной стороны обладают довольно высокими подвижностями носителей заряда (электронов и дырок), а с другой стороны, они обладают высокими коэффициентом поглощения и квантовым выходом люминесценции[1,2]. В настоящей работе показано, что полевые транзисторы на основе некоторых тиофен-фениленовых олигомеров могут работать одновременно и как светоизлучающие транзисторы, и как фототранзисторы. На рисунке (а) показана схема такого транзистора. При рекомбинации электронов и дырок образуются экситоны, которые затем релаксируют с образованием фотонов, что приводит к электролюминесценции. При поглощении фотонов падающего излучения также образуются экситоны, которые могут разделиться на свободные носители под действием электрического поля и дать вклад в фототок. Для лабораторного образца полевого транзистора на основе тиофен-фениленового олигомера, структурная формула которого приведена на рис. (б), в амбиполярном режиме работы была обнаружена электролюминесценция с внешней квантовой эффективностью (EQE) более 1%; кроме того, для того же устройства показано, что при облучении активного слоя излучением на длине волны 450 нм с интенсивностью 10 Вт/м2 возникает фототок. Зависимости EQE электролюминесценции, фототока и полного тока в канале от напряжения на затворе приведены на рис. (в), а на рис. (г) даны спектры электролюминесценции и внешней квантовой эффективности преобразования фотонов падающего излучения в фототок. Органические полевые транзисторы, сочетающие в себе свойства светоизлучающих устройств и фототранзисторов открывают новые перспективы для развития оптоэлектроники. Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-79-10122, https://rscf.ru/project/22-79-10122. 1. Y. Inada, et al., Synth. Met. 161, 1869 (2011). 2. V. A. Postnikov, et al., Cryst. Growth Des. 14, 1726 (2014).