等离子增强有机发光器件的等离的稳定性度稳定性和亮度

2022-02-06 12:36:00童涛福导读科学家在等离子体领域研究自由电子和电磁波的共振相互作用。然而，增强由于与等离子体材料相关的有机损耗，该学科仍然有待扩展到大规模商业应用。发光虽

科学家在等离子体领域研究自由电子和电磁波的器件共振相互作用。然而，和亮由于与等离子体材料相关的等离的稳定性度损耗，该学科仍然有待扩展到大规模商业应用。增强虽然有机发光器件(OLED)由于具有良好的有机色彩饱和度，通用的发光形状因数和低功耗等特性而被集成到了大规模商用产品中，但其功效和稳定性仍有待优化。器件在其功能期间，和亮OLED会累积缓慢衰减的等离的稳定性度三重态激子和电荷的局部累积，这会在“老化”过程中逐渐降低设备的增强亮度，从而可能导致显示屏上的有机烙印效果。结果，重要的是提高OLED技术的性能。

在现已发表在《自然》杂志上的新报告中，Michael A. Fusella和Universal Display Corporation的研究团队开发了一种具有等离子衰减率增强功能的OLED(有机发光器件)，以提高器件的稳定性，他们通过加入纳米颗粒来保持效率基于等离激元的耦合方案从等离激元模式中提取能量。该团队使用原型磷光发光体在与参考常规设备相同的亮度下实现了两倍的功能稳定性，并从等离激元模式中提取了16%的能量作为光。新方法将提高OLED的稳定性，同时避免材料特定的设计限制。可能的应用包括照明面板，电视和移动显示器。

表面等离激元和等离激元纳米贴片天线(NPA)

表面等离子体激元是驻留在金属与周围介电环境之间的电子的集体振荡。该现象可导致大电场，并改善可见光和近红外区域中数量级的衰减率，从而非常适合与有机发光设备(OLED)配合使用。正在进行的OLED开发方面的许多工作都集中在最大程度地减少作为热量消散的猝灭激子能量损失。在这里，Fusella等。通过将能量耦合到OLED阴极的表面等离激元模式来优化器件。为此，他们使用了由DIC-TRZ缩写的材料制成的磷光发射器，是2,4-二苯基-6-双(12-苯基吲哚)[2,3-a]咔唑-11-基)-1,3,5-三嗪的简称。

该团队通过随机排列 通过电介质层与银(Ag)阴极隔开的银纳米立方体来耦合光，并将该设备命名为等离激元纳米贴片天线(NPA)，尽管设计范例与先前工作中使用的NPA体系结构有所不同。与参考设备相比，此处开发的等离激元NPA的稳定性提高了近三倍。等离子体激元NPA的较薄设备架构不会在寿命测试期间引起短路，并且在不损失效率的情况下实现了设备稳定性的显着提高。

等离子增强的寿命和效率

在实验设置中，等离激元纳米贴片天线(NPA)具有透明阳极，可将耦合到银阴极表面等离激元模式的能量转换为光子通过其结构中随机排列的银纳米立方体来促进从设备顶部发出的光。他们指出，从等离激元纳米贴片天线顶部发射的光的外部量子效率为8%(8%)，而没有纳米立方体的同一设备的顶部发射外部量子效率(TE EQE)仅为负1%( -1%); 强调了纳米立方体在外耦合中的重要性。Fusella等。特意设计了一种同时具有顶部和底部发射的架构，以帮助等离激元纳米贴片天线区分耦合到和散射出去的能量与未耦合到等离激元模式的能量(底部发射)。当将此实验性概念转化为商用设备时，

等离子体纳米贴片天线(NPA)的光学特性

接下来，科学家们研究了该研究中所研究的三种设备的发射层内部的激子动力学，包括：

等离子体激元纳米贴片天线(NPA)

包含有机磷光体(PHOLED)的标准有机发光器件

薄发射层PHOLED

其中，等离激元NPA在高电流密度下保持其外部量子效率(EQE)相对优于参考器件，同时衰减时间更短，因此稳定性更高。具有从平面银阴极分离的75 nm银纳米立方体的等离激元NPA的器件架构有助于其高外部量子效率。该体系结构偏离了典型的基于贴片天线的方法，允许表面等离激元耦合到平面银阴极，而银纳米立方体进行外耦合。该机制在不损害设备架构的情况下提高了宽带速率。

Fusella等。然后使用有限差分时域建模来计算设备的外部量子效率，以估算其最终效率，并在将银纳米立方体体系结构纳入仿真后注意到预测值的显着增加。结果与实验结果非常吻合。尽管为外部量子效率建模的结果是有希望的，但它们仍远低于先前工作中观察到的结果。因此，该团队旨在重新设计纳米立方体架构，以在未来的研究中提高设备的输出耦合效率。

以这种方式，Michael A. Fusella及其同事通过提高通过表面等离子体激元耦合的衰减速率，显示出增强的有机发光器件(OLED)稳定性。通常，此策略对设备的整体性能有害，但是在这种情况下，设置可以提高设备体系结构的稳定性，以建立OLED开发的并行路径。完全优化的器件几何结构将使外部量子效率超过40%，并且具有更高的稳定性。这项工作提出了OLED设计的新范例，为低成本照明面板应用以及超快速和高亮度应用铺平了道路。