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Integrating Efficient Optical Gain in High‐Mobility Organic Semiconductors for Multifunctional Optoelectronic Applications
Advanced Functional Materials ( IF 18.5 ) Pub Date : 2018-07-23 , DOI: 10.1002/adfm.201802454 Suqian Ma 1 , Ke Zhou 2 , Mengxiao Hu 2 , Qingyuan Li 2 , Yingjie Liu 1 , Hantang Zhang 2 , Jiangbo Jing 1 , Huanli Dong 2 , Bin Xu 1 , Wenping Hu 2, 3 , Wenjing Tian 1
Advanced Functional Materials ( IF 18.5 ) Pub Date : 2018-07-23 , DOI: 10.1002/adfm.201802454 Suqian Ma 1 , Ke Zhou 2 , Mengxiao Hu 2 , Qingyuan Li 2 , Yingjie Liu 1 , Hantang Zhang 2 , Jiangbo Jing 1 , Huanli Dong 2 , Bin Xu 1 , Wenping Hu 2, 3 , Wenjing Tian 1
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Simultaneously integrating efficient optical gain and high charge carrier mobility in organic semiconductors for multifunctional optoelectronic applications is challenging. Here, a new thiophene/phenylene derivative, 5,5′‐bis(2,2‐diphenylvinyl)‐bithiophene (BDPV2T), containing an appropriate butterfly molecular configuration in a π‐conjugated structure, is designed to achieve both solid‐state emission and charge transport properties. The prepared BDPV2T crystals exhibit excellent light‐emitting characteristics with a photoluminescence quantum yield of 30%, low light‐amplification threshold of 8 kW cm−2, high optical net gain up to 70 cm−1, and high charge carrier mobility up to 1 cm2 V−1 s−1 in their J‐aggregate single crystals. These BDPV2T single crystal characteristics ensure their application potential for photodetectors, field‐effect transistors, and light‐emitting transistors. High optoelectronic performances are achieved with photoresponsivity of 2.0 × 103 A W−1 and light on/off ratio of 5.4 × 105 in photodetectors, and efficient ambipolar charge transport (µh: 0.14 cm2 V−1 s−1, µe: 0.02 cm2 V−1 s−1) and electroluminescence characteristics in light‐emitting transistors. The remarkably integrated optoelectronic properties of BDPV2T suggest it is a promising candidate for organic multifunctional and electrically pumped laser applications.
中文翻译：
在用于多功能光电应用的高迁移率有机半导体中集成高效的光学增益
在用于多功能光电应用的有机半导体中同时集成有效的光学增益和高的载流子迁移率是具有挑战性的。在这里，设计了一种新的噻吩/亚苯基衍生物5,5'-双（2,2-二苯基乙烯基）-联噻吩（BDPV2T），其在π共轭结构中包含适当的蝶形分子构型，以实现两种固态发射和电荷传输特性。制备的BDPV2T晶体具有出色的发光特性，光致发光量子产率为30％，光放大阈值低至8 kW cm -2，高光学净增益高达70 cm -1，高载流子迁移率高达1 cm 2 V -1 s -1在它们的J聚集单晶中。这些BDPV2T单晶特性确保了其在光电探测器，场效应晶体管和发光晶体管中的应用潜力。在光电探测器中，光响应率为2.0×10 3 AW -1，光通/断比为5.4×10 5，实现了高效的光电性能，并且有效的双极性电荷传输（µ h：0.14 cm 2 V -1 s -1，µ e：0.02厘米2 V -1 s -1）和发光晶体管的电致发光特性。BDPV2T的显着集成的光电特性表明，它是有机多功能和电泵浦激光器应用的有希望的候选者。
更新日期：2018-07-23
中文翻译：
在用于多功能光电应用的高迁移率有机半导体中集成高效的光学增益
在用于多功能光电应用的有机半导体中同时集成有效的光学增益和高的载流子迁移率是具有挑战性的。在这里，设计了一种新的噻吩/亚苯基衍生物5,5'-双（2,2-二苯基乙烯基）-联噻吩（BDPV2T），其在π共轭结构中包含适当的蝶形分子构型，以实现两种固态发射和电荷传输特性。制备的BDPV2T晶体具有出色的发光特性，光致发光量子产率为30％，光放大阈值低至8 kW cm -2，高光学净增益高达70 cm -1，高载流子迁移率高达1 cm 2 V -1 s -1在它们的J聚集单晶中。这些BDPV2T单晶特性确保了其在光电探测器，场效应晶体管和发光晶体管中的应用潜力。在光电探测器中，光响应率为2.0×10 3 AW -1，光通/断比为5.4×10 5，实现了高效的光电性能，并且有效的双极性电荷传输（µ h：0.14 cm 2 V -1 s -1，µ e：0.02厘米2 V -1 s -1）和发光晶体管的电致发光特性。BDPV2T的显着集成的光电特性表明，它是有机多功能和电泵浦激光器应用的有希望的候选者。
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