微腔顶发射 PeLED 的角度依赖发射特性

ContributorLezhi SUN

Microcavity top-emission perovskite light-emitting diodes Yanfeng Miao; Lu Cheng; Wei Zou; Lianghui Gu; Ju Zhang; Qiang Guo; Qiming Peng; Mengmeng Xu; Yarong He; Shuting Zhang; Yu Cao; Renzhi Li; Nana Wang; Wei Huang; Jianpu Wang

亮点

该文章通过构建法布里-珀罗微腔（Fabry–Perot microcavity）结构，显著提升了钙钛矿发光二极管（Perovskite LEDs）的光提取效率（Light extraction efficiency），实现了 20.2% 的高外量子效率（External quantum efficiency）和 114.9 mW cm⁻² 的超高辐射出射度（Radiant exitance）。研究通过调控腔长、顶电极厚度以及发光层在腔内的位置，系统优化了器件的电学与光学性能。同时通过角度依赖的发光谱分析证实了微腔效应的存在，并揭示了其在小角度发光增强中的作用，展示了微腔结构在提升PeLED 性能方面的巨大潜力。

图 1. a 顶发射PeLEDs（TE-PeLEDs）的结构。使用厚金膜作为全反射底电极，使用薄金膜作为半透明顶电极，形成法布里–珀罗微腔。光通过顶电极发射。

图 2 PeLED 的角度依赖发射特性。a TE-PeLED 在 0°、30° 和 60° 的电致发光（EL）光谱。随着观察角度增加，EL 光谱呈蓝移。b TE-PeLED 在不同波长下的角度依赖发射特性，清楚地显示大部分 EL 为小角度光。

准备

根据安装与许可，正确安装并激活 Leda。

作者在 Supplementary Information 的 Figure S7. a 中提供了光谱数据，并在 Figure S9. a-f 中提供了材料折射率数据。

图 S7. a，不同顶电极厚度的 TE-PeLED 的电致发光 (EL) 光谱。

图 S9. a-f ZnO、MQW 钙钛矿、TFB 和 MoO3 层以及 Au-15 nm 和 Au-100 nm 的折射率 (n) 和消光系数 (k)。

将以下数据下载到本地。

折射率数据

MQW TFB ZnO Au-15nm Au-100nm MoO3

光谱数据

EL-spectrum-Au-15nm

数据仅用于本次案例实践，如将数据用于实际项目，请引用：Miao et al., 2020

仿真验证

我们将使用 Leda 来完成 图 2 的仿真结果

PeLED 光谱的角度依赖特性

首先按照 图 1. a 建立 TE-PeLED 结构，各层导入作者提供的折射率数据。激活 MQW-Pe 的 Emis. 属性，将其作为 EML；由于作者在文中注明 PEIE 用于修饰 ZnO 层，此处取消勾选 PEIE 层；同时注意取消勾选 Glass 层，因为由于 100 nm Au 层的存在，光几乎无法到达 Glass（具体见层的属性中的讨论）。

在 Emitter 中导入作者提供的 EL 光谱。根据光谱（Spectrum）的讨论，我们应该使用 PL 光谱。由于原文只提供了 EL 光谱，我们从 Figure S7.a 提取出 Au 厚度为 15 nm 时的 EL 光谱进行仿真。再次强调，由于 EL 光谱收到器件微腔效应的影响，因此会引入一定误差。

查看导入的 EL 光谱，有效波长范围为 725 到 875 nm。

开启 Spectrum Detector。根据 Emitter 的光谱范围，设置 Wavelength 范围为 725 到 875 nm，步长为 5 nm；将 Angle Type 设置为 Sweep，并将 Angle 范围设置为 0 到 89 deg.，步长为 5 deg.（你可以进一步提高精度，但会增加计算时间）。