中國華南理工大學(xue)(South China University of Technology)的研究人(ren)員設計出一種直接(jie)采用p-n接(jie)面(mian)的高效率有機發光(guang)二(er)極管(OLED)，取代在p型傳(chuan)輸層(ceng)與n型電子傳(chuan)輸層(ceng)之間夾入有機發光(guang)層(ceng)(EL)的傳(chuan)統途徑。
研究人員們在國際光(guang)(guang)電(dian)工程學會(SPIE)的(de)期刊(kan)中(zhong)(zhong)發表(biao)其研究：“實現(xian)高(gao)性能和低成本的(de)螢(ying)光(guang)(guang)有(you)機(ji)LED”(Realizing high-performance and low-cost fluorescent organic LEDs)，文中(zhong)(zhong)描述一(yi)種(zhong)可直接(jie)作為發光(guang)(guang)中(zhong)(zhong)心的(de)純有(you)機(ji)p-n接(jie)面。
研究人員解(jie)釋，這種平面元(yuan)件(jian)是由(you)垂直(zhi)夾層于銦鍚氧化物陽極(ji)(ji)與(yu)氟化鋰/鋁陰(yin)極(ji)(ji)之間的p-型(xing)(xing)和n-型(xing)(xing)有機半導體(ti)組成，不僅比基(ji)于氧化層的元(yuan)件(jian)更易(yi)制造(zao)，同時也較傳統(tong)OLED (其介面通(tong)常具(ju)有發射(she)與(yu)傳輸層誘導通(tong)過能量阻障)具(ju)有更低(di)的驅動電壓(ya)。
研究人員表示，“該元(yuan)件的(de)發(fa)光行為是從(cong)p型和(he)n型材(cai)料釋放協同能量的(de)結(jie)果(guo)，這與(yu)傳(chuan)統從(cong)單分子發(fa)射(she)器產生光的(de)OLED不同。”
p-n接面(mian)結構的OLED (pn-OLED)元件配置圖(tu)
研(yan)究人員使用1,1-bis[4-[N,N-di(p-tolyl)-amino]phen yl] 環己烷 (TAPC)作(zuo)為(wei)P型(xing)(xing)半導(dao)體(ti)(ti)，以及2,4,6-tris(3-(pyridin-3-yl)phenyl)-1,3,5-triazine (TmPyTZ)作(zuo)為(wei)內(nei)部開(kai)發的(de)n型(xing)(xing)半導(dao)體(ti)(ti)，為(wei)其(qi)提(ti)供了強(qiang)勁的(de)電(dian)子吸收性能以及良好(hao)的(de)電(dian)子傳輸能力(li)。
由此取得(de)的(de)(de)pn-OLED表現出高達12%的(de)(de)峰值(zhi)外部(bu)(bu)量子效率(η ext)，為元件帶來20%的(de)(de)光輸出藕合(he)效率，并被轉換成60%的(de)(de)內(nei)部(bu)(bu)量子效率(η int)，超過傳統螢光發光器的(de)(de)理論最大效率——25%。
研究人員(yuan)只要改(gai)變(bian)p-n接面所(suo)使用(yong)的(de)(de)材料組合，就能調變(bian)其(qi)pn-OLED的(de)(de)發光顏色，為(wei)采用(yong)4,4',4”-tri(N-carbazolyl)triphenylamine (TCTA)作為(wei)p型傳輸層的(de)(de)堆疊(die)，展示綠光pn-OLED具有高(gao)達10%以上的(de)(de)外(wai)部量子(zi)效率(lv)。pn-OLED需要低作業電(dian)壓，使其(qi)適(shi)用(yong)于低功(gong)耗的(de)(de)可攜式裝置。
p型與n型有機(ji)半(ban)導體材料的分子結構
研究人員期望(wang)將有機(ji)主(zhu)動p-n接面的概念擴展到其他(ta)可(ke)能的用途(tu)，包(bao)括(kuo)光電探測器、電泵浦有機(ji)半導體雷(lei)射(she)，以及有機(ji)發光二極(ji)管。
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