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1、光通讯中有机电致发光器件的优化研究Abstract：This paper describes the position of OLED and light-emitting principle and explores the influencing factors of the delay time in the munication of organic electroluminescent devices. By constructing the delay time model, the experimental analysis shows that the applied volt
2、age, the thickness of the device and the effective area of the device have a great influence on the delay time. By changing the effective area of the OLED, it is found that the area of the OLED device is proportional to the delay time in the munication.Keyword：OLED; delay time; device area;1947年, 在香
3、港出生的美籍的华裔教授邓青云, 在实验室中研究发现了有机电致发光器件, 也称做OLED, 由此展开了研究者们对OLED的研究。它的存在与无极二极管相比照, 优点在于具有较高的发光效率及较低的驱动电压, 此外还具有响应速度快、外观轻薄、本钱较低、适应性强、节能性强等优势, 被称为21世纪最有前途的产品之一。介于OLED器件的诸多优点, OLED被广泛应用于通信、照明、计算机、商业等领域。OLED器件是由金属阴极、有机层以及透明阳极所组成的。OLED是一个三明治构造, 阴、阳两级作为界面, 中间层为有机发光层。有机发光层是由发光层、传输层以及注入层组成, 发光层为有机物, 并且是有机LED的核心,
4、 主要作用为发出强光。有机发光二极体的发光原理与无机发光二极体很相似, 当器件受到了直流电所产生的顺向偏压时, 外加之电压能量将会对电子、空穴产生一个驱动作用, 分别由阴极与阳极注入元件, 电子、空穴在传输过程中相遇、并结合, 实现两种载流子在发光层的复合。1、实验实验对带有预沉积图案、方块电阻为20Omega;/square的ITO玻璃进展预处理, 先采用去污粉、去离子水、丙酮以及异丙醇超声清洗, 接下来进展枯燥后采用过氧离子处理15分钟, 再放入真空度为1x10-4mbar的真空腔体进展蒸渡。制备出的OLED器件的构造如下:阳极为ITO, 空穴传输层为60nm的NPB, 电子传输层和发光层
5、为50nm的Alq3, 电子注入层为0.3nm的Li F, 阴级材料为120nm的Al。器件构造和能级构造如图1 (a) 、 (b) 所示。图1 (a) OLED分子结 (b) OLED能级构造图从微观角度来解析载流子注入到有机层的时间, 一般用tci来表示这个时间。但通常需要考虑比方电场的强度、载流子的密度以及界面的势垒情况, 较为复杂。因此, 本文中构建出一种发光延迟模型, 可以简化载流子注入的求解过程。这种模型是将外部电阻R与电容C相串联, 将其等效为在正向驱动电压鼓励下的OLED系统。由于r?R, 因此可以忽略器件的内阻r。公式 (1) 为根据RC等效原理, 得到的OLED系统电压 (
6、不考虑内部电阻r) 表达式, 其中tau; (tau;=CR) 是时间常数, epsilon;0是绝对介电常数, epsilon;r是相对介电常数, 两者均为固定值。S为器件的有效发光面积;d为器件的有机层厚度。公式 (2) 为电容的计算表达式。由此可求解出tci的宏观速度的表达式。结合公式 (1) 、 (2) 可得:构建的简化发光延迟模型中, tci与驱动的正向电压V0器件的有效发光面积S以及器件的有机层厚度d有关。1.1、器件有效面积对延迟时间的影响制作S为0.01mm2、0.1mm2、1mm2的不同面积OLED器件, 保证三组实验外加正向驱动电压振幅均为5V, 频率为200Mbps, 进
7、一步探究器件有效面积不同时, 其电压响应特性, 可得结果下列图2所示。图2 不同面积OLED器件的电压响应特性由图2分析可得:当S取值不同时, 器件会产生不同的响应速度。图2 (a) 中, S取值为0.01mm2, 器件在1ns时迅速到达峰值并保持到下降沿到来, 然后迅速放电电压降为零, 完成整个放电过程, 器件响应迅速;比照图2 (b) 可得, S取值为0.1mm2, 在外加正向驱动电压鼓励下, OLED器件充电并没有到达峰值, 而且没有保持到下降沿就迅速放电;图2 (c) 可得, S取值为1mm2, 在一个周期内均无法实现正常的充放电, 延迟时间增加。因此可以得出以下结论:当保证其他条件一
8、样时, OLED器件的有效面积越小, 器件的响应速度会越快, 实现整个过程的延迟时间也越短。1.2、电信号频率和器件面积对延迟时间的影响通过改变电信号频率, 改变OLED器件有效面积, 探究OLED器件的延迟反响。下列图 (a) 、 (b) 、 (c) 器件有效面积分别为1mm2、0.1mm2、0.01mm2。图 (a) 上、下列图信号速率为10Mbps、20Mbps;图 (b) 上、下列图信号速率为100Mbps、200Mbps;图 (c) 上、下列图信号速率为500Mbps、1000Mbps;实验结果如下列图3所示。图3 不同面积OLED器件电压响应特性由图3可得:可利用能量利用效率探究器
9、件的电压响应特性。器件的能量效率等于一个矩形脉冲周期内, 器件两端的瞬时电压之和与施加外加驱动电压幅值之和的比值。由此可得实验结果如下表1所示。表1 不同面积OLED器件能量利用率通过比拟分析6组实验数据, 可以明晰得出结论:当器件有效面积为0.01mm2时, 矩形鼓励信号频率为1000Mbps时, 器件的能量利用率最高;当器件有效面积一样时, 鼓励信号频率越高, 器件的能量利用率越低。当器件有效面积大于0.01mm2时, 与器件面积0.01mm2相比, 波形失真更为严重。2、结语本文介绍了OLED的组成与发光原理, 探究有机电致发光器件在通讯中对于延迟时间的影响因素, 通过构建延迟时间模型,
10、 实验分析发现外加电压、器件厚度以及器件的有效面积等因素对于延迟时间影响较大。通过实验改变OLED的有效面积时, 发现OLED器件的面积越小, 器件的能量利用率越高。参考文献李艳飞, 等.高饱和度蓝色磷光有机发光器件.光电子-激光, 2022, 22 (11) :1615-1620.【2】Ohmori.Y.Development of organic light-emitting diodes for electro-optical integrated devices.Laser.Photonics.Rev, 2022, 4 (2) :300-310.Fukuda, Taniguchi Y.
11、Fast response organic lightemitting diode for visible optical munication:Photonics Packaging, Integration, and Interconnects VIII.SPIE, 2022.Guo.K, Zhang.J, Xu, et al.High-ef ciency near ultraviolet and blue organic light-emitting diodes using starshaped material as emissive and hosting molecules.J.Dispechnol, 2022, 10 (8) :642-646.Cho.Y J, Yook.K S, Lee.J Y, et al.A universal host material for high external quantum efficiency close to 25%and long lifetime in green fluorescent and phosphorescent OLEDs.Adv.Mater, 2022 (26) :4050-4055.
