長光所Light中心 中國光學 收錄于話題#OLED4#表面等離激元5

撰稿：Gavin

有機發(fā)光二極管因其低能耗，高色彩飽和度和可柔性化等特點，已經(jīng)被大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)，應用在各類顯示產(chǎn)品中。然而，除了發(fā)光效率有待進一步提升以外，困擾OLED產(chǎn)品的一大痛點便是由于老化引起的“燒屏”問題。效率及穩(wěn)定性的提高已是OLED技術的重要前進方向。

圖源：VEER

近日，Nature雜志期刊在線報道了一種通過利用表面等離激元系統(tǒng)同時提高OLED器件穩(wěn)定性和發(fā)光效率的方法；在相同發(fā)光亮度下，可獲得兩倍的穩(wěn)定性提升。

這項工作由OLED全球領導者，美國環(huán)宇顯示技術公司Nicholas J. Thompson等人提出，以“Plasmonic enhancement of stability and brightness in organic light-emitting devices”為題。

在

這一方法無需改變OLED器件架構(gòu)或?qū)ｉT的發(fā)光材料修飾，因而適用于目前包括照明面板、移動設備、電視等所有商業(yè)化OLED產(chǎn)品中。

隨著技術進步及成本降低，OLED器件已經(jīng)廣泛應用于各類顯示產(chǎn)品中，并成為未來主流顯示技術的可選方案之一。但是，目前的OLED產(chǎn)品的 “燒屏”問題亟待解決。在OLED器件工作中，緩慢衰減的三線態(tài)激子淬滅現(xiàn)象會降低器件外量子效率；而為保持相同發(fā)光亮度，則需增大驅(qū)動電流，進一步加重器件的老化。老化后的器件除了效率降低外，還會形成殘影，即“燒屏”。

因此，降低三線態(tài)激子密度可以減輕效率下降，提高穩(wěn)定性，避免“燒屏”。

表面等離激元存在于金屬與電介質(zhì)之間的界面上，這種電子沿金屬表面的集體振蕩導致很強的電場并可有效提高衰減率。通常，OLED器件電極附近的表面等離激元模式被認為是一種損耗而被盡量避免，因為激子能量通過非輻射表面等離激元模式以熱的形式耗散。

而在圖1 NPA器件結(jié)構(gòu)示意圖

圖源：Nature 585, 379–382 , Fig.1

器件結(jié)構(gòu)如圖1所示，作者稱其為“等離子體納米天線”。其中發(fā)射層在銀陰極的20 nm以內(nèi)，以此耦合到表面等離激元模式以提高衰減速率。器件表面隨機分布的銀納米顆?？膳c電極附近的表面等離激元模式耦合，提取能量并發(fā)光。

圖2 a,加速老化穩(wěn)定性測試；b,器件EQE對比；c,瞬態(tài)EL測試結(jié)果

圖源：Nature 585, 379–382 , Fig.2

從圖2可以看到，與傳統(tǒng)器件對比，NPA器件顯示出更強穩(wěn)定性,更低的相對外量子效率衰減和更短的激子平均壽命，有力印證了NPA器件的穩(wěn)定性提高及其作用機制。

值得注意的是，相較于傳統(tǒng)器件的底發(fā)射模式，NPA器件體現(xiàn)出底發(fā)射與頂發(fā)射同時存在的特性，再次明確展示出銀納米顆粒對于器件中表面等離激元模式的耦合與提取。在FDTD仿真圖中，通過對比可以明顯看到銀納米顆粒與銀電極層之間的電場加強，以及銀納米顆粒向自由空間的電場輻射。

文章信息

Fusella, M.A., Saramak, R., Bushati, R. et al. Plasmonic enhancement of stability and brightness in organic light-emitting devices. Nature 585, 379–382 .

論文地址

https://doi.org/10.1038/s41586-020-2684-z

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