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图：研究团队首次能够实现具有应用相关效率和亮度的基于极化激元的OLED。资料来源：Malte Gather和Andreas Mischok
研究人员发现了一种将光和物质耦合的方法，实现电视和智能屏幕显示器最佳亮度和颜色，而不会牺牲设备的效率。
Malte Gather教授解释道：“长期以来有机发光二极管（OLED）制成的显示器已经进入了从大型电视到高分辨率智能手机屏幕的各种规模的消费市场。
“然而，随着显示行业为下一代具有更高色彩饱和度、亮度和效率的设备做准备，科学家们面临着一些挑战。有机发光体由于其固有的无序性而显示出宽的发射光谱，这一特性限制了高端显示器的可用色彩空间和色彩饱和度。
“OLED的发射光谱可以通过使用滤色器或光学腔来调整，但这要么以效率为代价，要么导致感知颜色对视角的强烈依赖。”
研究人员现在已经证明，光和物质的强耦合这一基本科学原理可以用来调整OLED的发射光谱，其方式类似于使用微腔，但不会有这种设计通常伴随的强烈视角依赖性。
Gather教授表示，通过将OLED堆叠放置在由已经在显示行业中广泛使用的金属材料制成的薄反射镜之间，可以显著增强光与有机材料之间的耦合。然而，这种耦合通常会导致器件效率降低。
为了避免这种情况，研究人员添加了一层单独的强吸收光分子薄膜，这是人们通常在有机太阳能电池中发现的，但到目前为止还没有在OLED中发现。该附加层最大化了强耦合效应，从而产生了混合光物质颗粒，称为极化子，但至关重要的是，不会显著降低OLED中发光分子的效率。
本研究的第一作者Dr. Andreas Mischok补充道：“通过创建极化子，我们能够得到物质的一些有利的性质，包括它们显著降低的角度依赖性。”
尽管过去有关于基于极化激元的OLED的报道，但它们一直受到效率和亮度非常低的困扰，这阻碍了任何现实世界的应用，并使它们局限于基础研究领域。有了新策略，该团队现在首次能够实现具有应用相关效率和亮度的基于极化激元的OLED。
Gather教授补充道，“我们的性能与商用显示器中使用的OLED相同，但在不同视角下，颜色纯度和颜色稳定性大大提高，我们基于极化激元的OLED可能对显示行业具有巨大价值。”
除了对下一代显示器感兴趣之外，大量极性子的按需高效创建还可用于从激光到量子计算的多种应用。
这项研究发表在《Nature Photonics》上。
- Andreas Mischok, Highly efficient polaritonic light-emitting diodes with angle-independent narrowband emission, Nature Photonics (2023). DOI: 10.1038/s41566-023-01164-6. www.nature.com/articles/s41566-023-01164-6
