Organic light emitting transistors (OLETs) : the future of optoelectronics

Abstract

Organic light-emitting transistors (OLETs) represent a cutting-edge division of organic optoelectronic devices that combine the functionalities of organic field-effect transistors (OFETs) and organic light-emitting diodes (OLEDs). These devices have garnered significant attention due to their potential to streamline the fabrication processes of next-generation pixel circuits and miniaturized photonic devices. The unique architecture of OLETs integrates electrical switching and light-emitting capabilities into a single device, making them promising candidates for advanced display technologies and electrically pumped lasers. Recent advancements in OLET technology include recently developed emissive high-mobility organic semiconductors and innovative device configurations such as bulk heterojunctions, asymmetric source-drain electrodes as well as layered heterojunctions. These innovations have significantly enhanced the performance and functionality of OLETs, positioning them as viable solutions for highly integrated organic electronics and optoelectronics. Despite the slow initial progress, the field has seen remarkable breakthroughs that may herald a new era of OLET development. The fundamental working principles, materials, and device architectures of OLETs are critical to their performance. Researchers are focused on addressing challenges related to device stability, efficiency, and integration into mainstream technologies. As the technology advances, OLETs are expected to play a pivotal role in the future of optoelectronic applications, offering new opportunities for both scientific exploration and practical implementation. In this thesis the working principles, materials, fabrication, device architectures, characteristics, applications in displays and sensing, and challenges are addressed.

Orgaaniset valoa emittoivat transistorit (OLETit) edustavat orgaanisten optoelektronisten laitteiden huipputeknologiaa, joka yhdistää orgaanisten kenttävaikutustransistorien (OFETien) ja orgaanisten valoa emittoivien diodien (OLEDien) toiminnot. Nämä laitteet ovat herättäneet suurta huomiota niiden potentiaalin vuoksi yksinkertaistaa seuraavan sukupolven pikselipiirien ja pienoiskoossa olevien fotonisten laitteiden valmistusprosesseja. OLETien ainutlaatuinen arkkitehtuuri yhdistää sähköisen kytkennän ja valon emittoinnin yhteen laitteeseen, mikä tekee niistä lupaavia ehdokkaita kehittyneisiin näyttöteknologioihin ja sähköisesti pumpattuihin lasereihin. Viimeaikaiset edistysaskeleet OLET-teknologiassa sisältävät äskettäin kehitettyjä emissiivisiä korkean liikkuvuuden orgaanisia puolijohteita ja innovatiivisia laitekonfiguraatioita, kuten bulkkiheteroliitoksia, epäsymmetrisiä lähde-viemärielektrodeja sekä kerrostettuja heteroliitoksia. Nämä innovaatiot ovat merkittävästi parantaneet OLETien suorituskykyä ja toiminnallisuutta, mikä tekee niistä varteenotettavia ratkaisuja erittäin integroituihin orgaanisiin elektroniikka- ja optoelektroniikkasovelluksiin. Vaikka alkuvaiheen kehitys oli hidasta, alalla on tapahtunut merkittäviä läpimurtoja, jotka voivat merkitä uutta aikakautta OLETien kehityksessä. OLETien toiminnan perusperiaatteet, materiaalit ja laitteiden arkkitehtuurit ovat ratkaisevan tärkeitä niiden suorituskyvyn kannalta. Tutkijat keskittyvät ratkaisemaan haasteita, jotka liittyvät laitteiden vakauteen, tehokkuuteen ja integrointiin valtavirran teknologioihin. Teknologian edistyessä OLETien odotetaan näyttelevän keskeistä roolia optoelektronisten sovellusten tulevaisuudessa, tarjoten uusia mahdollisuuksia sekä tieteelliseen tutkimukseen että käytännön sovelluksiin. Tässä tutkielmassa käsitellään OLETien toiminnan periaatteita, materiaaleja, valmistusta, laitteiden arkkitehtuureja, ominaisuuksia, sovelluksia näytöissä ja antureissa sekä haasteita.