光致發(fā)光和電致發(fā)光是有機發(fā)光二極管（OLED）視覺顯示發(fā)展的重要技術(shù)。

近年來，有機發(fā)光二極管（OLED）已成為高端智能手機和電視全彩顯示面板的領(lǐng)先技術(shù)之一¹。使用量的快速增長是因為OLED提供了比液晶顯示器（LCD）更卓 越的性能。例如，它們更薄、更輕、更靈活、功耗更低、更明亮²。

測試樣品為磷光OLED器件，由圣安德魯斯大學(xué)有機半導(dǎo)體光電研究組提供。將樣品放置在冷熱臺（LINKAM）上，通過兩個鎢探針連接到器件電極上實現(xiàn)成像。使用RMS1000共聚焦顯微拉曼光譜儀進(jìn)行PL、EL、時間分辨PL（TRPL）和時間分辨EL（TREL）成像，如圖1。

圖1  PL、TRPL、EL和TREL成像的實驗裝置。

對于EL測試，使用Keithley 2450 SMU向OLED器件加電壓，并用CCD探測器檢測；對于TREL測試，使用Tektronix 31102 AFG向OLED加一系列短脈沖電壓，使用MCS模式測試每個脈沖下的衰減。

圖2  (a)安裝在RMS1000上的冷熱臺；(b) OLED器件電致發(fā)光寬場成像。

大面積光致發(fā)光和電致發(fā)光光譜成像

OLED首次采用PL和EL光譜相結(jié)合的方法進(jìn)行研究。當(dāng)使用共聚焦顯微拉曼光譜儀成像時，可以表征材料在整個器件中的分布以及在發(fā)光強度和顏色均勻性方面的整體質(zhì)量。圖3中的PL成像和相應(yīng)的光譜提供了器件上4個區(qū)域發(fā)光層分布的信息，還顯示了電極的位置。

圖3  (a)OLED器件的PL光譜強度成像；(b)a中標(biāo)記的點1和點2的PL光譜。

白色和灰色代表PL強度，顯示了有機發(fā)光層的位置?；疑珔^(qū)域為發(fā)光層被頂部電極覆蓋的位置。在頂部電極穿過發(fā)光層的地方，PL強度降低為未覆蓋區(qū)域強度的一半以下。這是由于頂部電極材料削弱了激光強度和光致發(fā)光強度。

對于EL成像，鎢探針連接到與區(qū)域2相交的電極上。圖4中得到的EL圖像和相應(yīng)的光譜表明了EL發(fā)光僅發(fā)生在區(qū)域2中的發(fā)光層與電極重疊的區(qū)域。在PL成像中，空間分辨率主要取決于樣品上激光光斑的大小。而在EL成像中，由于沒有激光，因此是通過改變共焦針孔直徑來改變空間分辨率（將針孔直徑減小到25 μm）。

圖4  (a)OLED器件的EL光譜強度成像；(b)a中標(biāo)記的點1和點2的EL光譜。

圖5  (a) OLED器件電致發(fā)光寬場成像；(b)a網(wǎng)格內(nèi)的高分辨率寬場成像；(c)PL強度成像；(d)相同區(qū)域的PL峰值波長成像；(e)EL強度成像；(f)相同區(qū)域的EL峰值波長成像。

圖6   (a)OLED的時間分辨PL成像；(b)OLED的時間分辨EL成像；(c)a中選定區(qū)域的PL衰減曲線；(d)b中圖像的EL衰減曲線。

RMS1000共聚焦顯微拉曼光譜儀用于測試OLED器件的PL、EL、TRPL和TREL成像。這些不同的成像模式提供了關(guān)于發(fā)光層和電極在整個器件中位置的詳細(xì)信息，在工作條件下器件的發(fā)光強度和顏色均勻性，以及關(guān)于PL和EL過程中帶隙能量的相對信息。

1. A. Salehi et al., Recent Advances in OLED Optical Design, Adv. Funct. Mater., 2019, 29, 1808803, DOI: 10.1002/adfm.201808803.

2. J. M. Ha et al., Recent Advances in Organic Luminescent Materials with Narrowband Emission, NPG Asia Mater., 2021, 13, 1–36, DOI: 10.1038/s41427-021-00318-8.