调整OLED发光层沉积温度形成超稳定膜层，可提升器件效率及稳定性15%以上

CINNO外媒资讯 有机发光二极管（OLED）作为显示面板，正大举进入智能手机和高端电视市场，并有望在随后几年获得更大增长。但是，将其应用空间扩展到汽车照明和头戴式显示器（HMD）等要求更为苛刻的新兴市场则需要OLED在亮度和使用寿命方面的进一步提升。这一要求又进一步让许多实验室投入更多精力，从器件设计和新材料等层面改善OLED以期获得最大的回报。

来自西班牙和德国的一个研究团队现在提供了一种极其简单的方法，能提高各种不同的OLED器件的效率和稳定性15％以上，而且不需要改变材料或器件结构。这个研究团队的方法主要是通过调整各种类型OLED的功能层（发光层，Emitting Layer）沉积温度以改善其热力学稳定性。研究人员认为，该技术凭借其简单通用的特性可以被用于“在不限定使用材料的前提下，最大限度地提高OLED的性能。”

玻璃转化温度

高亮度OLED规模化生产的挑战是如何妥善调整亮度和寿命这两个相互牵制的参数：通常OLED越亮，其使用寿命越短。为了解决这个问题从而制作出兼具长寿命前提下的高稳定性和高量子效率（亮度提升）的OLED，各个不同研究团队都在尝试使用更好的OLED发光材料，或者使用各种光学技术来改进OLED叠层以优化光取出效率（外量子效率，EQE）。但是，这些方法只适用于个别类型的OLED器件设计，而且在很大程度上取决于成本和量产规模。

最近发表研究成果的研究团队中，来自西班牙巴塞罗那自治大学和德国德累斯顿工业大学的科学家研究了另外一个变量：OLED中的有机发光层实际上是如何生长的。在思考这个问题时，研究人员从其近来的物理气相沉积（PVD，Physical Vapor Disposition）工作中获得了提示，PVD是用于OLED各层沉积的主要技术。这项工作表明，在大约85％的玻璃转化温度（Tg）下，可以通过减慢沉积过程形成“超稳定”的玻璃态膜层，它具有较高的热动力学稳定性，能够承受大量其他热力学的波动。

OLED器件寿命和亮度

这些优势能否提升OLED的亮度和寿命？为了找到答案，研究小组选择了一个简单的OLED叠层设计，该设计包括两个具有“技术上可行的”玻璃转化温度的有机层，一个同时充当发射层（EML）和电子传输层（ETL），另一个充当空穴传输层（HTL）。研究者利用物理气相沉积技术在不同的沉积温度下制造红色，绿色和蓝色的OLED器件，并测试了两个原型OLED的参数：亮度100cd / m2下的外量子效率（EQE）和“LT70”寿命，其中“LT70”是器件亮度降至初始值70％所用的时间。

该团队发现，使用超稳定玻璃态膜层（即，在接近0.85Tg的温度下沉积膜层）的四种不同磷光发射材料中任何一种，其外量子效率和“LT70”寿命相对于用常规淬火膜层制成的参考样品都有超过15％的提升。对于另外一些样品来说，改善效果会更好，例如蓝色测试OLED的EQE值比参考器件高出163％;绿色和红色OLED样品的“LT70”寿命比参考样品分别高出大概86％和119％（或更多）。

OLED的未来

研究人员还就为什么使用超稳定玻璃态膜层可以提升OLED器件的量子效率进行了详细的分析。他们能够排除一些因素的影响，如发射极偶极矩方向等其他因素的温度依赖性。这项研究表明，EQE的提升可以追溯到纳米级别激子动力学的差异，这种差异能够改善发射层的发射效率。

该团队指出，虽然“这种方式的提升看起来可能是渐进式的”，但它可以应用于各种各样的OLED叠层和器件设计，因此可以助力开发新材料以改善OLED性能。这些新材料包括所谓的热激活延迟荧光TADF（Thermally Activated Delayed Fluorescence）OLED，业界和科研领域正积极探索TADF技术以改善器件中的激子收集效率。研究人员认为，“超稳定玻璃态膜层的应用在提升不同有机电子器件或系统的性能方面极具潜力”。（CINNO外媒编辑山海观编译）

来源：Optics & Photonics News

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