Nat. Comm.|电驱动的OLED微腔实现可调的光子能带结构

近年来， OLED在显示屏技术和高效低成本照明方面的大量应用，并且由于它们很容易集成到其他技术和结构，因此受到了大量的关注。

美国佛蒙特大学的研究人员通过堆叠多个有机发光二极管（OLED）微腔，制造出了一个光子晶体发射器。该研究表明腔体之间的相互作用在很大程度上取决于所使用的堆叠层，这意味着光发射的颜色和能带结构都是高度可调的。该研究通过控制OLED的发射，进一步推进了电驱动的光子晶体应用。本项研究工作目前已发表于Nature Communications。

研究人员在OLED的两侧放置了半透光的反射镜，从而形成一个长度为一微米的腔。通过改变两个镜子之间的距离调节空腔的长度，可以在不改变OLED有机材料的情况下实现发射波长的微调控。

另外，研究人员还搭建了一个由半透光反射镜分隔的N个微腔的堆栈，从而制造一个具有类似于光子晶体中的光子能带结构的设备。如果镜子比光的穿透深度厚，腔体之间就不会相互影响，即N个独立的腔体。相反，如果镜子无限薄，N个空腔将作为一个空腔，总长度为Nd，其中d是每个单独空腔的长度。

微腔OLED实现Alq3的蓝色发射，Alq3是辐射绿光的材料。

如果镜子的厚度位于上述的范围内，该系统能够实现扩展空腔的效果。腔内镜子的移动会扰动电场，这导致了能量状态的改变，形成一个类似于光子晶体或分子中杂化的光子能带结构。这种杂化影响了OLED的发射。

实验结果表明，能带结构在很大程度上取决于堆栈。例如，如果堆栈中使用的内部反射镜交替地使用银镜和铝镜时。这种对称性使每个微腔单元的大小增加了一倍，即相当于两个具有半透光镜的空腔，总长度等于2d。由于铝比银有更短的穿透深度和更高的损耗，铝反射镜主要控制单元格的长度，因此控制杂化态的能量分离。银镜会扰乱了这些状态，导致能量带隙减少。因此，通过改变不同镜子的厚度，有可能控制带隙的大小、能量状态的分离和OLED堆栈的总带宽。

此研究表明可以使用更稳定的绿色有机发射器产生任何所需的颜色组合，并且，通过调整OLED的发射产生包括宽带白光、窄带宽单峰等多类型光源。