有机发光晶体管（OLETs）作为一种集成电流放大功能和发光功能于一体的新型电致发光器件，被认为是开发下一代变革性显示技术的理想器件基元。窄光谱电致发光器件在广色域显示、光通信和光诊疗中具有重要意义，对于实现更逼真的图像、更大容量的数据传输和特殊医疗诊断等发挥着重要作用。通过创新性设计合成窄光谱活性材料，或者引入特殊的光学设计，有机发光二极管可以有效降低半峰宽（FWHM）至20~40 nm的范围。然而，目前的OLETs的FWHM值普遍集中在30~90 nm，不利于实现广色域显示效果，突破FWHM低于20 nm的技术瓶颈仍然是该领域亟待解决的重要挑战。

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课题组和天津大学胡文平课题组合作，提出一种新型平面型面发光OLET器件结构，其独特的水平驱动场效应晶体管和垂直发光二极管的叠层结构，赋予其本征多级光学微腔特性，在实现超窄电致发光器件方面展现出巨大潜力。

通过引入全反射基底和半透明顶电极，在理论模拟指导下，对于具有不同发光波长的红、绿、蓝材料，OLET的强微腔效应能够实现光谱的有效窄化和器件效率的提升。研究结果表明，该方法展现出对7种本征窄/宽光谱材料的光谱窄化效果的普适性，红、绿、蓝OLETs的最小FWHM值分别达到18，14，13 nm，相较于光致发光光谱，最大窄化程度达68%，色域覆盖达到了BT.2020标准的97%。

同时，光谱窄化效果还表现出不依赖于栅压的稳定性。OLETs器件的红/绿光峰值电流效率分别高达26.3 cd/A、37.3 cd/A，蓝光指数则高达72.6，为目前领域报道最优值。该方法为高色纯度和高效电致发光器件提供了新思路，同时为超清显示技术研究提供了重要借鉴。相关研究成果发表在Nature Materials上（https://www.nature.com/articles/s41563-025-02191-0），文章的第一作者为化学所博士后苗扎根，化学所副研究员高灿和博士生沈莫林，通讯作者为董焕丽研究员和胡文平教授。

本征窄光谱有机发光晶体管

有机固体实验室

2025年3月28日