电致发光量子效率测试技术的作用及典型应用

1、定义

电致发光量子效率是衡量电致发光器件将电能转换为光能的内禀效率的核心参数。通过量化器件将电能转化为光子的效率，为器件研发、性能优化、质量管控提供不可替代的关键数据支撑，是光电 / 半导体发光器件领域的基础测试技术。

2、 电致发光量子效率测试技术的作用

（1）表征器件性能的黄金标准

它不同于电流效率（cd/A）或功率效率（lm/W），这些参数与人眼的视觉函数有关。量子效率是一个纯粹的物理量，排除了人眼敏感度的干扰，能够最直接、最本质地反映器件材料本身和结构的发光效能。

是学术界和工业界在发表论文、评估技术进展、对比不同器件性能时的公认指标。

（2）指导材料与器件结构优化

通过分析量子效率，可以反向推断器件内部的物理过程。例如，通过对比光致发光量子效率和电致发光量子效率，可以评估电荷注入平衡性和激子利用率。

（3）诊断能量损失机制

现代高效率的OLED和QLED依赖于三重态激子的利用。理论上，内量子效率（IQE）的极限是100%。

通过精确测量外量子效率（EQE），并结合光学模拟，可以计算出光取出效率，从而明确能量是在材料内部被损耗，还是因为器件结构限制导致光子无法射出。

（4）预测器件寿命与稳定性

通常情况下，拥有更高初始EQE的器件，在达到相同亮度时所需的工作电流更小，从而可以减轻材料的老化，有望获得更长的 operational 寿命。

在加速寿命测试中，监测EQE随时间的衰减曲线，可以更科学地评估器件的稳定性退化机制。

3、电致发光量子效率的应用领域

（1）新型发光材料与器件的研发

OLED：评估新型磷光、TADF、超荧光材料的器件性能，优化主体材料、传输层和电极结构，以最大化EQE。

量子点发光二极管（QLED）：测试不同尺寸、成分的量子点材料的电致发光效率，优化电荷注入层以平衡载流子。

钙钛矿发光二极管（PeLED）：作为衡量钙钛矿薄膜质量、缺陷态密度和器件结构设计优劣的关键指标。

Micro-LED：在微米尺度下，测量单个Micro-LED像素的EQE，研究尺寸效应和侧壁缺陷对效率的影响。

（2）显示与照明产业

工艺监控：在显示屏生产线上，通过对测试像素的EQE进行抽样测量，来监控蒸镀、封装等关键工艺的稳定性和一致性。

寿命评估：通过监测器件在恒定电流或恒定亮度下驱动时EQE的衰减情况，来预测产品的使用寿命。

（3）基础科学研究

激子物理研究：通过在不同电压和温度下测量EQE，可以研究激子的形成、扩散、解离以及 triplet-triplet annihilation（TTA）、singlet-triplet annihilation（STA）等过程。

光取出技术验证：当研发了新的光取出结构时，通过积分球测量EQE的提升，是验证其效果最直接的手段。