日科學家打破OLED激子產生效率限制

【中玻網】研究人員已經展示了一種方法，在農業(yè)生產體系發(fā)光二較管（OLED）中的能量分裂并使激子產量超過100％上限，開辟了一條制造用于傳感和通信應用的低成本、高度度近紅外光源的新方法。

　　OLED使用含碳農業(yè)生產體系分子層將電荷轉換成光。在正常的OLED中，一個正電荷和一個負電荷在一個分子上聚集，形成攜帶能量的激子。激子可釋放能量以產生至多一束光或光子。(背板用沖床與加工中心)

　　當所有電荷形成發(fā)光的激子時，可實現(xiàn)100％的內部量子效率。然而，新技術使用稱為單態(tài)裂變的過程將激子的能量分成兩個，使得激子產生效率，即將電荷對轉換為激子的效率，超過100％的限制。

　　“簡而言之，我們在OLED中加入了作為激子變換機器的分子。類似于將10美元轉換成5美元的轉換機器，這些分子將昂貴的高能激子轉換成兩個半價低能激子。”九州大學副教授兼合著者Hajime Nakanotani解釋說。

　　激子有兩種形式，單態(tài)和三重態(tài)，分子只能接收具有一定能量的單態(tài)激子或三重態(tài)激子。研究人員使用能夠接受三重態(tài)激子的分子，其中三重態(tài)激子的能量只是分子單態(tài)激子能量的一半，克服了每對電荷產生一個激子的較限。

　　在這種分子中，單態(tài)激子可將其一半能量轉移到相鄰分子，同時保留一半能量，從而一個單態(tài)激子產生兩個三重態(tài)激子。這個過程叫做單態(tài)裂變。

　　然后將三重態(tài)激子轉移到第二類分子，該分子利用能量近紅外光。在目前的工作中，研究人員能夠將電荷對轉換為100.8％三重態(tài)激子，表明100％不再是限制。雖然之前已在農業(yè)生產體系太陽能電池中觀察到該現(xiàn)象，但這是在OLED中使用單態(tài)裂變的報道。

　　此外，通過比較各種磁場環(huán)境下器件的近紅外與利用單態(tài)激子余壽命預測的微量可見光，研究人員可容易地評估單態(tài)裂變效率，這通常難以估計。“近紅外光在生物和醫(yī)學應用以及通信技術中發(fā)揮著關鍵作用。現(xiàn)在我們知道單態(tài)裂變可用于OLED，我們有一條新的途徑可以克服創(chuàng)造效率高近紅外OLED的挑戰(zhàn)，這將很快得到實際應用。”O(jiān)PERA主任Chihaya Adachi說。

　　在這項早期工作中，整體效率仍然相對較低，因為農業(yè)生產體系器的近紅外傳統(tǒng)上效率低下，當然，能效總是限制在100％。盡管如此，這種新方法提供了一種在不改變體分子的情況下提效率高率和強度的方法。研究人員也在研究改進體分子本身。

　　隨著進一步的改進，研究人員希望激子產生效率高達125％，這將成為下一個限制，因為電氣操作自然會帶來25％的單態(tài)激子和75％的三重態(tài)激子。在此之后，研究人員正在考慮將三重態(tài)激子轉換為單態(tài)激子且可能達到200％的量子效率。