效率升级：蓝色PHOLED现与绿色版本一样持久
研究人员证实，蓝色磷光有机发光二极管（PHOLED）的寿命如今已可与设备中已有的绿色PHOLED相媲美，这为进一步提升OLED屏幕的能源效率铺平了道路。
"这项工作将蓝色器件带入了绿色寿命的领域，"某大学的杰出大学教授、该研究的通讯作者表示。"我不能说问题已完全解决——当然，在它进入你的显示屏之前都不算解决——但我认为，我们已经展示了一个二十年来困扰该领域真正可行的解决路径。"
OLED屏幕是旗舰智能手机和高端电视机的标准配置，因其提供高对比度和能源效率，亮度变化由发光体本身实现，而非顶层的液晶层。然而，并非所有OLED都同样高效。
在当前的显示屏中，红色和绿色OLED通过高效的磷光路径产生光，而蓝色OLED仍使用荧光。这意味着，虽然红色和绿色OLED理论上可以实现每个流经器件的电子产生一个光子，但蓝色OLED的效率上限要低得多。
问题在于，蓝光是RGB器件必须产生的最高能量：蓝色磷光OLED中的分子需要处理比其红色和绿色对应物更高的能量。大部分能量以蓝光形式离开，但当能量被困住时，它反而会分解产生颜色的分子。
此前，研究团队发现，通过在负电极上添加一层涂层，帮助能量转化为蓝光，可以让被困的能量更快释放。该研究的物理博士毕业生解释说，这就像创建了一条快车道。
"在车道不足的道路上，不耐烦的司机会相互碰撞，阻断所有交通——就像两个激子相撞产生大量破坏分子的高热能量一样，"该研究的共同第一作者表示。"等离激元-激子极化激元就是我们为激子设计的‘光学快车道’。"
其细节基于量子力学。当一个电子通过负电极进入时，它会在一个产生蓝光的分子中创造出所谓的激发态。该状态是一个跃迁到更高能级的带负电电子，以及电子留下的带正电"空穴"——它们共同构成一个激子。
理想情况下，电子会迅速跳回其原始状态并发射出一个蓝色光子，但使用磷光路径的激子倾向于停留。简单地松弛回原始状态会违反量子力学定律。然而，非常靠近电极的激子产生光子的速度更快，因为光亮的表面支持另一种量子准粒子——表面等离激元。这就像金属表面电子池中的涟漪。
如果发光材料中的激子足够靠近电极，它在转化为蓝光时会得到一点帮助，因为它可以将能量转储到一个表面等离激元中——这一现象被称为Purcell效应。它之所以能这样做，是因为激子有点像广播天线一样振荡，从而在电极的电子中产生波。然而，这并非自动有益，因为并非所有表面等离激元都能产生光子。要获得光子，激子必须附着在表面等离激元上，产生一个等离激元-激子极化激元。
研究团队通过在光亮的电极上添加一层薄薄的碳基半导体层来促进这一路径，该层能促使激子传递其能量并以正确方式共振。它还将这种效应延伸到发光材料更深处，使得离电极较远的激子也能受益。
团队去年报告了这一点，此后他们一直在将这种效应与其他方法结合，最终制造出寿命和亮度都能与绿色OLED相媲美的蓝色PHOLED。以下是该设计的亮点：
- 两个发光层（串联OLED）：这将每层的发光负担减半，降低了两个激子合并的几率。
- 添加了一层帮助激子与两个电极附近的表面等离激元共振的层，这样两个发光层都能利用"快车道"。
- 整个结构是一个光学微腔，蓝光在两个镜子般的电极之间共振。这将光子颜色推向了更深的蓝色光谱。
这项研究得到了某中心和某机构的部分支持。
设备在某机构的纳米加工设施中构建，并在该中心进行材料表征。
该团队已在某机构创新伙伴关系的协助下为该技术申请了专利，并将其授权给了某机构。研究人员和某大学对某机构拥有财务权益。
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