德國(guó)研究機(jī)構(gòu)利用白色有機(jī)EL實(shí)現(xiàn)發(fā)光效率124lm/W，高于熒光燈

德國(guó)德累斯頓市（Dresden）的研究機(jī)構(gòu)Institute for AppliedPhotophysics（IAPP），利用白色發(fā)光有機(jī)EL元件實(shí)現(xiàn)了發(fā)光效率124lm/W。相關(guān)論文已刊登在學(xué)術(shù)雜志《Nature》上。124lm/W的發(fā)光效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通熒光燈。

此次制作的有機(jī)EL元件的面積為6.7mm2。屬于從玻璃底板提取光的底部發(fā)光（BottomEmission）型。IAPP通過(guò)反復(fù)改變材料厚度，制成了有機(jī)EL的元件。其中，發(fā)光效率最高的元件，是在玻璃底板上層疊空穴傳輸層和電子阻擋層形成的，前者采用添加了4mol%NDP-2的45nm厚MeO-TPD層，后者采用10nm厚NPB。

發(fā)光層由p型TCTA及n型TPBi組成。需要在發(fā)光層中添加FIrpic、Ir（ppy）3及Ir（MDQ）2（acac）。這些均為磷光材料，用于發(fā)出藍(lán)光、綠光及紅光。

另外，還在發(fā)光層上層疊了空穴阻擋層和電子傳輸層，前者采用10nm厚的TPBi，后者采用添加了Cs的205nm厚的Bphen。對(duì)電極（陰極，Cathode）由銀（Ag）形成，厚度為100nm。

此次的元件開發(fā)要點(diǎn)大體分為三個(gè)。（1）優(yōu)化了電子傳輸層的厚度；（2）考慮了發(fā)光層、底板及光提取層的折射率的匹配；（3）嘗試了各種形狀的光提取層。

IAPP表示，電子傳輸層必須達(dá)到一定厚度。其原因是，厚度小于200nm時(shí)，對(duì)電極的Ag電極表面產(chǎn)生的表面等離子體（Plasmon）會(huì)變大，導(dǎo)致?lián)p失增大。厚度大于200nm時(shí)，隨著厚度增加，發(fā)光效率會(huì)發(fā)生周期性增減。在IAPP此次制作的元件中，電子傳輸層厚度為205nm的元件發(fā)光效率最高。

折射率的匹配方面，玻璃底板及同樣由玻璃制成的光提取層的折射率都提高到了高于一般值的1.78。發(fā)光層材料的折射率為1.7～1.9，IAPP表示，這樣一來(lái)，從發(fā)光層到光提取層，折射率幾乎沒有差別。

此次嘗試的光提取層的形狀包括平板、半球形以及在較薄的平板上增加錐形凹凸的微透鏡陣列形等。其中，采用半球形時(shí)，發(fā)光效率高達(dá)124lm/W（亮度1000cd/m2）。外部量子效率為46%。

半球形的特點(diǎn)是，內(nèi)部不易發(fā)生光的全反射，因此光提取性能出色，但存在元件面積增大時(shí)重量過(guò)大的問(wèn)題。因此，該研究所又嘗試了微透鏡陣列形，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，亮度為1000cd/m2時(shí)，發(fā)光效率為90lm/W，外部量子效率為34%。"這一數(shù)值同樣高于熒光燈的平均發(fā)光效率"（該論文）。而光提取層在采用普通平板玻璃的情況下，亮度為1000cd/m2時(shí)，發(fā)光效率降至約38lm/W。

IAPP還進(jìn)一步測(cè)試了高亮度時(shí)的發(fā)光效率。亮度達(dá)到5000cd/m2時(shí)，發(fā)光效率為74lm/W。不過(guò)，論文中并未寫明光提取層的形狀。

該論文稱，目前存在的課題是，藍(lán)色磷光材料的壽命較短，以及需要大幅降低制造成本等。

編輯：-小麥