電緻發光量子效率測試技術的作用及典型應用

1、定義

電緻發光量子效率是衡量電緻發光器件將電能轉換為光能的內稟效率的核心參數。通過量化器件將電能轉化為光子的效率，為器件研發、性能優化、質量管控提供不可替代的關鍵數據支撐，是光電 / 半導體發光器件領域的基礎測試技術。

2、 電緻發光量子效率測試技術的作用

（1）表征器件性能的黃金標準

它不同於電流效率（cd/A）或功率效率（lm/W），這些參數與人眼的視覺函數有關。量子效率是一個純粹的物理量，排除了人眼敏感度的幹擾，能夠最直接、最本質地反映器件材料本身和結構的發光效能。

是學術界和工業界在發表論文、評估技術進展、對比不同器件性能時的公認指標。

（2）指導材料與器件結構優化

通過分析量子效率，可以反向推斷器件內部的物理過程。例如，通過對比光緻發光量子效率和電緻發光量子效率，可以評估電荷注入平衡性和激子利用率。

（3）診斷能量損失機製

現代高效率的OLED和QLED依賴於三重態激子的利用。理論上，內量子效率（IQE）的極限是100%。

通過精確測量外量子效率（EQE），並結合光學模擬，可以計算出光取出效率，從而明確能量是在材料內部被損耗，還是因為器件結構限製導緻光子無法射出。

（4）預測器件壽命與穩定性

通常情況下，擁有更高初始EQE的器件，在達到相同亮度時所需的工作電流更小，從而可以減輕材料的老化，有望獲得更長的 operational 壽命。

在加速壽命測試中，監測EQE隨時間的衰減曲線，可以更科學地評估器件的穩定性退化機製。

3、電緻發光量子效率的應用領域

（1）新型發光材料與器件的研發

OLED：評估新型磷光、TADF、超熒光材料的器件性能，優化主體材料、傳輸層和電極結構，以最大化EQE。

量子點發光二極管（QLED）：測試不同尺寸、成分的量子點材料的電緻發光效率，優化電荷注入層以平衡載流子。

鈣鈦礦發光二極管（PeLED）：作為衡量鈣鈦礦薄膜質量、缺陷態密度和器件結構設計優劣的關鍵指標。

Micro-LED：在微米尺度下，測量單個Micro-LED像素的EQE，研究尺寸效應和側壁缺陷對效率的影響。

（2）顯示與照明產業

工藝監控：在顯示屏生產線上，通過對測試像素的EQE進行抽樣測量，來監控蒸鍍、封裝等關鍵工藝的穩定性和一緻性。

壽命評估：通過監測器件在恒定電流或恒定亮度下驅動時EQE的衰減情況，來預測產品的使用壽命。

（3）基礎科學研究

激子物理研究：通過在不同電壓和溫度下測量EQE，可以研究激子的形成、擴散、解離以及 triplet-triplet annihilation（TTA）、singlet-triplet annihilation（STA）等過程。

光取出技術驗證：當研發了新的光取出結構時，通過積分球測量EQE的提升，是驗證其效果最直接的手段。