可提升OLED器件寿命！深度剖析一种解决方案

尽管有机发光器件（organic light-emitting device）已经进入商业化阶段，但是在效率和稳定性方面仍然有所欠缺。在OLED工作过程中，缓慢衰减的三线态激子和电荷的局部累积会逐渐降低设备的亮度（即老化），从而导致所谓的烧屏（burn-in effect）问题。

此外，OLED器件金属电极的非辐射表面等离子振荡模被认为是一种损耗，因为淬灭的激子能量以热的形式耗散掉，大部分工作都致力于减少这种损耗。

因此有厂商提出了基于纳米粒子外耦合的方案（nanopatch antenna，NPA），从等离子振荡模中提取能量用于发光，制备了高效且稳定的OLED器件（plasmon NPA）。在相同发光强度下，改进后的器件的工作稳定性提升了两倍，理想情况下能达到4倍的提升。这是一种普适性的方法，目前采用OLED技术的照明、显示等都适用。

图1 等离子器件结构与纳米立方体形貌

a图为等离子器件结构图。发光层的位置与宽度用绿线标出，距离银电极不足20 nm，为了实现与表面等离子振荡模的耦合。主体材料（DIC-TRZ）和发光材料Ir(ppy)3的化学结构在右侧。

b图为OLED器件上表面的Ag纳米立方体的AFM图，提重率为15%，中心间距约200 nm。

图2 等离子增强的寿命与效率

a，在80 mA cm-2的恒定电流下，对等离子增强的OLED器件（plasmon NPA, 蓝色）与传统的OLED器件（standard PHOLED, 红色以及Thin-EML PHOLED, 绿色）的加速老化稳定性表征。

b，器件的外部量子效率测试（内插图为电流密度为0.1 mA cm-2的归一化图像）。

c，器件的瞬态荧光测试，plasmon NPA器件的激发态寿命明显降低。虚线为每条曲线的双指数拟合。

图3 plasmon NPA的光学性质的测量与模拟

a，没有Ag纳米立方体（左）和有Ag纳米立方体（右）的OLED器件内部垂直偶极子的电场强度分布图。当银纳米立方体存在时，立方体角落作为辐射源头，导致了银立方体和银薄膜之间的电场大幅增强。

b，plasmon NPA的顶部发射光谱/底部发射光谱（TE/BE EL spectrum）曲线，显示出NPA外耦合的光谱形状。可以看出TE/BE光谱与Ir(ppy)3的发射光谱没有很好的对齐。

c，在Ag阴极有Ag纳米立方体和没有Ag纳米立方体的情况下，模拟了距离Ag电极20 nm处偶极子的波长对顶部发射外部量子效率的影响。垂直方向的偶极子为蓝色，水平方向的为红色，各向同性的为黑色。有Ag纳米立方体时的外部量子效率为多次模拟的平均值。