日科學(xué)家打破OLED激子產(chǎn)生效率限制

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

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

　　當(dāng)所有電荷形成發(fā)光的激子時(shí)，可實(shí)現(xiàn)100％的內(nèi)部量子效率。然而，新技術(shù)使用稱為單態(tài)裂變的過(guò)程將激子的能量分成兩個(gè)，使得激子產(chǎn)生效率，即將電荷對(duì)轉(zhuǎn)換為激子的效率，超過(guò)100％的限制。

　　“簡(jiǎn)而言之，我們?cè)贠LED中加入了作為激子變換機(jī)器的分子。類(lèi)似于將10美元轉(zhuǎn)換成5美元的轉(zhuǎn)換機(jī)器，這些分子將昂貴的高能激子轉(zhuǎn)換成兩個(gè)半價(jià)低能激子。”九州大學(xué)副教授兼合著者Hajime Nakanotani解釋說(shuō)。

　　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(duì)電荷產(chǎn)生一個(gè)激子的較限。

　　在這種分子中，單態(tài)激子可將其一半能量轉(zhuǎn)移到相鄰分子，同時(shí)保留一半能量，從而一個(gè)單態(tài)激子產(chǎn)生兩個(gè)三重態(tài)激子。這個(gè)過(guò)程叫做單態(tài)裂變。

　　然后將三重態(tài)激子轉(zhuǎn)移到第二類(lèi)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?qū)㈦姾蓪?duì)轉(zhuǎn)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系太陽(yáng)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(bào)道。

　　此外，通過(guò)比較各種磁場(chǎng)環(huán)境下器件的近紅外與利用單態(tài)激子余壽命預(yù)測(cè)的微量可見(jiàn)光，研究人員可容易地評(píng)估單態(tài)裂變效率，這通常難以估計(jì)�！敖t外光在生物和醫(yī)學(xué)應(yīng)用以及通信技術(shù)中發(fā)揮著關(guān)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(shí)際應(yīng)用�！監(jiān)PERA主任Chihaya Adachi說(shuō)。

　　在這項(xiàng)早期工作中，整體效率仍然相對(duì)較低，因?yàn)檗r(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系器的近紅外傳統(tǒng)上效率低下，當(dāng)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(qiáng)度的方法。研究人員也在研究改進(jìn)體分子本身。

　　隨著進(jìn)一步的改進(jìn)，研究人員希望激子產(chǎn)生效率高達(dá)125％，這將成為下一個(gè)限制，因?yàn)殡姎獠僮髯匀粫?huì)帶來(lái)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(zhuǎn)換為單態(tài)激子且可能達(dá)到200％的量子效率。