OLED显示屏效率升级：实现蓝色磷光有机发光二极管（PHOLED）寿命延长之路 （注：严格遵循技术术语规范，"PHOLED"采用通用译法"磷光有机发光二极管"

"这使蓝色发光材料进入了绿色寿命的领域，"电气工程学彼得·A·弗兰肯杰出大学教授、该研究通讯作者斯蒂芬·福里斯特表示，该研究发表在《自然-光子学》期刊。

"我不敢说问题已完全解决——只有进入显示器应用才算真正解决——但我认为我们展示了一条通往真正解决方案的路径，这一方案已困扰学界二十年之久。"

OLED屏幕是旗舰智能手机和高端电视的标准配置，通过发光体本身实现亮度变化（而非顶层的液晶层），提供了高对比度和高能效。然而，并非所有OLED都具备同等能效。

在当前显示器中，红色和绿色OLED通过高效的磷光路径产生光线，而蓝色OLED仍使用荧光技术。这意味着虽然红绿OLED理论上能达到每个电子流经器件时最多产生一个光子，蓝色OLED的效率上限则低得多。

问题在于蓝光是RGB器件必须产生的最高能量光：蓝色磷光OLED（PHOLED）中的分子需要比红绿材料处理更高能量。大部分能量以蓝光形式释放，但当能量被束缚时，反而会分解发色分子。

此前，福里斯特团队发现通过在负电极上添加特殊涂层，可加速释放被束缚能量，促使其转化为蓝光。物理学新晋博士赵浩南表示，这如同开辟了一条快车道。

"在车道不足的道路上，急躁司机会相互碰撞导致交通中断——就像两个激子相撞产生高破坏性热能摧毁分子，"该研究及新论文的第一作者赵浩南解释道，"等离子激元激子极化激元正是我们设计的激子快车道。"

其原理基于量子力学：当电子通过负电极进入时，会在某个蓝色发光分子中形成激发态。该状态包含跃迁至高能级的带负电电子，以及电子离去后留下的带正电"空穴"——两者共同构成激子。

理想情况下电子应迅速返回基态并发射蓝色光子，但采用磷光路径的激子易滞留。简单弛豫回基态会违反量子力学定律。然而，靠近电极的激子因金属表面支持另一种量子准粒子——表面等离子体激元（如同金属表面电子海洋的涟漪）而能更快产生光子。

若发光材料中的激子足够靠近电极，其转化为蓝光的过程会获得助力：激子可将能量转移给表面等离子体激元（即珀塞尔效应）。这是因为激子振荡类似广播天线，在电极电子中产生波动。但这并非必然有效，因并非所有表面等离子体激元都能产生光子。要获得光子，激子必须附着于表面等离子体激元形成等离子激元激子极化激元。

福里斯特团队通过在闪亮电极上添加碳基半导体薄层，促使激子以正确方式共振传递能量，同时将效应延伸至发光材料更深层，使远离电极的激子也能受益。

团队去年报道此发现后，持续将该效应与其他方法结合，最终研发出寿命与亮度媲美绿色器件的蓝色PHOLED。设计要点包括：

• 双发光层（串联式OLED）：将各层发光负荷减半，降低激子合并概率

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  添加促进激子与双电极附近表面等离子体共振的夹层，使两个发光层均可接入快车道

• 整体构成光学谐振腔：蓝光在类镜面电极间共振，将光子波长推向更深的蓝色区域

本研究部分由美国能源部及环球显示公司资助。

密歇根大学物理学博士生克莱尔·阿尼森亦参与研究。

器件在卢里纳米加工中心制造，并在密歇根材料表征中心进行测试。

团队在密大创新合作部门协助下获得技术专利，并授权予环球显示公司。福里斯特及密歇根大学持有环球显示公司财务权益。

福里斯特同时担任工程学保罗·G·戈贝尔教授，兼任电气计算机工程、材料科学与工程、物理学及应用物理学教授。