采用晶态红荧烯薄膜的OLED研制成功

来源：科技日报

科技日报记者 张佳欣

先说几个核心判断：OLED，有机发光二极管，这玩意儿现在到处都是。手机屏幕，电视大屏，各种照明设备，背后都有它的身影。但即便是这样成熟的技术，科学家们依然在琢磨着怎么让它更“来电”。最近，日本富山大学的研究团队，就搞了个大事情——他们做了一种新型OLED，电流密度直接比传统版本提升了1000倍，开启电压降到了1.33伏特。这可不是小打小闹的改进，而是实实在在的质的飞跃。

OLED自1987年诞生第一个实用器件以来，已经走过了三十多年。但大家可能不知道，传统OLED里，发光材料大多是以非晶态的形式存在的。这种无序的结构，虽然对制造工艺很友好，但就像一盘散沙，电荷在里面跑起来磕磕绊绊，效率自然上不去。

那么，有没有办法改变这种局面？富山大学的团队想到了红荧烯。这种材料本身在晶态下，电荷传输能力非常出色，但问题在于，当你用真空蒸镀这种工业上常用的方法把它做成薄膜时，它又不可避免地变成无序的非晶态，电荷传输效率大打折扣。

解决问题的办法，往往藏在细节里。团队在氧化铟锡基底上，先沉积了几层超薄材料，其中就包括了厚度大约50纳米的红荧烯层。然后，关键一步来了——他们搞了个“两步热处理”的工艺。

什么意思呢？简单说，就是先把红荧烯薄膜加热到一定程度，让里面形成大量的微小晶核；然后再来一次热处理，让这些晶核继续长大，最终形成更大尺寸的晶态区域。这就好比做面包，先发酵再烘烤，让面团里的酵母菌发挥最大作用。这样一来，红荧烯就从“无序”的非晶态，变成了“有序”的晶态结构。

用偏振光显微镜一看，效果立竿见影。薄膜里形成了大约1毫米大小的晶态区域，而且均匀地分布在基底上。X射线衍射分析也证实，这些晶体是正交晶体结构。这可不是瞎猜，是有科学依据的。

性能测试的结果，更是让人眼前一亮。晶态红荧烯OLED，相比非晶态器件，电流密度提升了1000倍，开启电压从1.63伏降到了1.33伏，足足降低了0.30伏。更重要的是，它发出的光也变了——从非晶红荧烯那种宽范围的双峰发射，变成了接近565纳米处的尖锐单峰发射。这可不是简单的颜色变化，它意味着晶态结构带来了独特的光电特性，这才是关键所在。

这个成果的含金量在哪里？它证明了，高电荷传输性能的有机晶体材料，完全可以通过现有的真空沉积工艺，集成到薄膜OLED器件中。这为提升OLED效率，提供了一条全新的思路。未来，晶态有机材料或许会成为下一代OLED技术发展的重要方向。

项目组自己还做了个总结：OLED在现代生活中可谓无处不在，但对它的改良从未停止。这次，他们借助分步加热处理工艺，改良制备流程，利用现有工艺，把原本容易形成无序薄膜的红荧烯做成有序晶体薄膜，打造出新结构OLED。研究证实，有序晶体结构能够显著优化电荷传输、改变发光特征。这种新OLED导电能力更强，所需启动电压更低。如果技术走出实验室，普通消费者有望得到更省电的屏幕和照明产品。对行业来说，这或许是新一代高性能显示设备迭代升级的方向。