基于有機半導(dǎo)體的有機發(fā)光二極管設(shè)計

有機發(fā)光二極管 (Organic Light Emitting Diode, OLED）是一種基于有機半導(dǎo)體的發(fā)光二極管器件。OLED 的發(fā)現(xiàn)最早可以追溯到19世紀 50 年代對有機材料在大電壓下光發(fā)射現(xiàn)象的觀察。1983 年，鄧青云 ( Ching W. Tang） 等人制備了異質(zhì)結(jié) OLED，并提出了制造小分子有機熒光材料發(fā)射層的方法，自此為OLED 研究熱潮揭開了序幕。1990 年，聚對苯乙烯(Polyphenylene Vinylene，PPV）的場致發(fā)光效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)進一步推動了聚合物 OLED 的研究。1998 年，磷光（Phosphorescent）發(fā)光材料的發(fā)現(xiàn)極大地提高了 OLED 器件的量子效率，使得聚合物 OLED 的研究取得了重大突破。如今，磷光 OLED 技術(shù)已成為節(jié)能光源和低功耗平板顯示的基礎(chǔ)技術(shù)。

典型的小分子 OLED 通常在陽極（Anode）和陰極(Cathode）之間夾著兩層有機材料，如圖 2-98所示。當 OLED處于正偏置時，空穴和電子分別在空穴傳輸層（Hole Transport Layer, HTL）和電子傳輸層(Electron TransportLayer，ETL）中向界面處傳輸后積累于此，復(fù)合后形成激子 （Exciton)。當激子回到低能態(tài)時將產(chǎn)生光子。單層聚合物 OLED 的結(jié)構(gòu)示意圖如圖 2-99所示，正偏置下，電子和空穴在聚合物中傳輸后相遇，復(fù)合后產(chǎn)生激發(fā)態(tài)的激子。

OLED 光源作為新型的節(jié)能光源，符合綠色照明的要求。OLED 的一大優(yōu)勢是可采用薄膜沉積工藝制備。此外，OLED 光源是一種面發(fā)光光源，因此可以達到更加均勻的光照效果。韓國的IG、日本的住友化學、荷蘭的飛利浦等公司均展出過和 OLED 光源相關(guān)的產(chǎn)品。在未來的幾年中 OLED 光源產(chǎn)品將迎來快速的發(fā)展。但是，目前OLED 的發(fā)光效率仍然較低，且紅、綠、藍三種顏色的 OLED中，壽命最短的藍光 OLED 的壽命估計為 10000h 左右。隨著技術(shù)的發(fā)展和材料性能的提高，藍光 OLED 有望滿足 40 000h 的壽命要求。

OLED 的另一個重要應(yīng)用是平板顯示。與傳統(tǒng) LCD 顯示面板相比，OLED 顯示面板不需要背光源，可以做得更加節(jié)能、輕薄和便攜，此外還能實現(xiàn)柔性和曲面顯示等。近年來，隨著 OLED 面板在智能手機、電視等領(lǐng)域的大量應(yīng)用，OLED 市場正在快速發(fā)展。例如，目前虛擬現(xiàn)實 （Virtual Reality, VR）產(chǎn)品Sony Play Station VR、 Oculus Rift 和 HTC Vive 的顯示屏幕均采用了 OLED 技術(shù)。由于 OLED 需要電流驅(qū)動發(fā)光，因此要求驅(qū)動器件，即薄膜晶體管 (Thin FilmTransistor, TFT) 具有較高的場效應(yīng)遷移率。當前主流的非晶硅 TFT的場效應(yīng)遷移率不能滿足 OLED 面板的要求，而多晶硅TFT 雖然遷移率較高，但大面積均勻性較差的不足使其主要應(yīng)用于小尺寸面板中。新一代氧化物TFT 技術(shù)可以滿足 OLED 面板的要求。

審核編輯：劉清