微腔OLED 激子极化激元 光致发光 多色窄带发射

研究背景

超高清晰度显示（UHD）技术的发展对电致发光（EL）设备在实现高色域和高色纯度方面提出了更高要求。为实现有机发光二极管（OLED）多色和窄带发射，有科研学者将有机激子材料集成到光学微腔中，但此前的研究中，基于微腔的有机发光器件性能不及薄膜 OLED。

文献概述

近日，首都师范大学的廖清教授和付红兵教授课题组联合在Laser & Photonics Reviews上发表了题为《Colorful Narrow-Band Organic Polariton Light-emitting Diodes Based on a Single Emitter》的论文，提出有机薄膜纳入微腔可实现高效有机极化激元电致发光。研究中利用显微角分辨光谱仪对该微腔OLEDs的角分辨反射光谱进行了表征，探究了该器件强耦合状态下光学模式。

OLED角分辨反射光谱（左）及模拟（右）结果

样品 & 测试

研究团队首先采用空间受限自组装技术制备大面积BDAVBi OAF（有机组装薄膜），通过偏光成像、偏振吸收光谱、X射线衍射（XRD）和选区电子衍射（SAED）等手段对BDAVBi OAF进行表征（图1），结果表明OAF具有各向同性，且为非晶态结构。

图1，BDAVBi OAF材料表征

紧接着，研究团队制备了微腔OLED并进行了光学性能研究。构建了包含BDAVBi OAF的微腔OLED结构，对不同厚度BDAVBi OAF层的OLED进行角度分辨反射光谱测量（图2c），结果显示在强耦合状态下存在下极化激元（LP）和上极化激元（UP）两个光学模式，其真空拉比分裂为522meV，表明光与物质相互作用较强。

图2，填充BDAVBi OAF后的OLED光学性能

随即测量了极化激元OLED的电致发光（EL）性能，其EL光谱峰值位于约507nm处，半高宽为16nm，比PL光谱更窄（图3），表明EL发射源于微腔OLED且受极化激元色散调控。

图3，极化激元OLED的电学性能

在多彩窄带发射与颜色稳定性研究中，通过改变BDAVBi OAF层的厚度，实现了从蓝到红的六种不同颜色的窄带发射，如图4所示半高宽均小于26nm。对六种颜色器件的EL特性进行评估，并进行了角度分辨EL（AREL）测量，结果显示在±15°视角范围内，波长偏移不超过5nm，表明极化激元OLED具有良好的角度色稳定性。

图4，极化激元OLED的电致发光特性

最后，优化载流子传输层后，器件的EL光谱半高宽进一步减小，六种颜色极化激元OLED的色域达到了标准色域BT.2020的71.93%。

总结：

本研究展示了基于BDAVBi OAF的OLED的窄带极化激元EL，为新型多彩窄带OLED的发展提供了有力支持，推动了电驱动光子器件在下一代显示和电驱动有机固态激光器（EDOSSLs）应用中的发展。

复享光学显微分辨光谱仪ARMS测得角分辨反射光谱，在该研究中发挥了关键作用，验证了强耦合状态并深入探究了发光器件的光学特性。

显微角分辨光谱仪ARMS

400~1700nm 超宽谱段

最小 0.1° 角分辨

微米级样品