偏振光的发射与控制是实现高维信息传输和检测的基础，在显示、照明和光通信等领域都具有重要的应用价值。相比于传统基于多重光学结构获得偏振光方式来讲，利用材料本征结构各向异性直接实现偏振光发射，具有制备工艺简单、对比度高、能量损失低，易于器件小型化和集成化等优势，在未来信息显示领域具有很好的应用前景。对于本征有机偏振发光半导体材料领域研究来讲，由于受到Kasha规则和蒸镀掺杂薄膜本征无序特性的限制，高迁移率本征白色有机偏振发光半导体材料的研究一直面临巨大挑战，这极大限制了其在微纳固态偏振光源和全光谱偏振显示等方面的应用。

近日，在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的支持下，化学研究所有机固体实验室董焕丽研究员课题组和天津大学胡文平教授课题组合作，以高迁移率本征蓝色偏振发光2,6-二苯基蒽作为主体分子晶体，利用双分子掺杂策略，通过合理控制主体分子与红光并五苯和绿光并四苯客体分子之间的能量及偏振转移等过程，成功实现了高性能本征白色有机偏振发光半导体单晶（white organic polarized emissive semiconductor single crystals，WOPESSCs）的可控制备。研究结果表明，所获得WOPESSCs展现了优异的光电集成特性：偏振度高达0.96、荧光量子产率为38.3%、载流子迁移率为4.9 cm² V^-1 s^-1、以及标准白色发光特性（CIE坐标：0.3258,0.3396）。此外，通过调节偏振角度，WOPESSCs展现了从蓝白光到黄白光的可调谐发射特性，并可应用于覆盖国家电视系统委员会标准112%的宽色域三原色光学成像。更为重要的是，基于WOPESSCs优异的光电集成特性，构筑了高性能本征有机偏振微纳发光二极管和有机发光晶体管器件，电致发光偏振度为0.91，与材料本征偏振度相当。同时，研究发现有机发光晶体管器件中栅压电场对于偏振发光颜色具有强调控能力，发光颜色调控范围为CIE坐标从（0.2968,0.2233）到（0.5691,0.3554）。

这项工作不仅为综合性能优异的本征白色有机偏振发光半导体研究提供了新思路，同时也为高迁移率本征多色有机半导体及高性能微纳电致偏振发光器件，特别是利用栅极电场调控有机半导体发光特性研究提供了借鉴意义。相关研究成果发表在Nature Photonics上（https://www.nature.com/articles/s41566-024-01609-6），文章的第一作者为化学所博士后秦正生和博士生张钰，通讯作者为董焕丽研究员和天津大学胡文平教授。

WOPESSCs材料创制及其电致偏振发光器件

有机固体实验室

2025年1月16日