德国开发出发光效率高达124lmW的白色区域

德国德累斯顿市（Dresden）的研究机构Institute for Applied Photophysics（IAPP），利用白色发光有机EL元件实现了发光效率124lm/W。相关论文已刊登在学术杂志《Nature》上。124lm/W的发光效率远远高于普通荧光灯。

此次制作的有机EL元件的面积为6.7mm2。属于从玻璃底板提取光的底部发光（Bottom Emission）型。IAPP通过反复改变材料厚度，制成了有机EL的元件。其中，发光效率最高的元件，是在玻璃底板上层叠空穴传输层和电子阻挡层形成的，前者采用添加了4mol％ NDP-2的45nm厚MeO-TPD层，后者采用10nm厚NPB。

发光层由p型TCTA及n型TPBi组成。需要在发光层中添加FIrpic、Ir（ppy） 及Ir（MDQ）2（acac）。这些均为磷光材料，用于发出蓝光、绿光及红光。

另外，还在发光层上层叠了空穴阻挡层和电子传输层，前者采用10nm厚的TPBi，后者采用添加了Cs的205nm厚的Bphen。对电极（阴极，Cathode）由银（Ag）形成，厚度为100nm。

此次的元件开发要点大体分为三个。（1）优化了电子传输层的厚度；（2）考虑了发光层、底板及光提取层的折射率的匹配；（ ）尝试了各种形状的光提取层。

IAPP表示，电子传输层必须达到一定厚度。其原因是，厚度小于200nm时，对电极的Ag电极表面产生的表面等离子体（Plasmon）会变大，导致损失增大。厚度大于200nm时，随着厚度增加，发光效率会发生周期性增减。在IAPP此次制作的元件中，电子传输层厚度为205nm的元件发光效率最高。

折射率的匹配方面，玻璃底板及同样由玻璃制成的光提取层的折射率都提高到了高于一般值的1.78。发光层材料的折射率为1.7～1.9，IAPP表示，这样一来，从发光层到光提取层，折射率几乎没有差别。

此次尝试的光提取层的形状包括平板、半球形以及在较薄的平板上增加锥形凹凸的微透镜阵列形等。其中，采用半球形时，发光效率高达124lm/W（亮度1000cd/m2）。外部量子效率为46％。

半球形的特点是，内部不易发生光的全反射，因此光提取性能出色，但存在元件面积增大时重量过大的问题。因此，该研究所又尝试了微透镜阵列形，结果发现，亮度为1000cd/m2时，发光效率为90lm/W，外部量子效率为 4％。“这一数值同样高于荧光灯的平均发光效率”（该论文）。而光提取层在采用普通平板玻璃的情况下，亮度为1000cd/m2时，发光效率降至约 8lm/W。

IAPP还进一步测试了高亮度时的发光效率。亮度达到5000cd/m2时，发光效率为74lm/W。不过，论文中并未写明光提取层的形状。

该论文称，目前存在的课题是，蓝色磷光材料的寿命较短，以及需要大幅降低制造成本等。（：野泽 哲生）