實(shí)驗(yàn)結(jié)果
該方法應(yīng)用于來自兩種Host-Guest系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以薄膜的形式，一個(gè)包含25ACA，另一個(gè)包含26ACA作為發(fā)射TADF分子，在Zeonex作為主體中1wt%。
兩種薄膜的PLQY和PLQYO2的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。圖4顯示了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果擬合。該擬合幾乎完美地再現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的TrPL和PLQYs。在這兩種情況下，其主要在26ACA的情況下，PLQYO2擬合顯示出與實(shí)驗(yàn)值的差異（在25ACA中為0.12而不是0.15，在26ACA中為0.21而不是0.41）。一種可能的解釋是，在方程 (2) 和 (3) 中，我們認(rèn)為整個(gè)群體都被氧氣淬滅，而在實(shí)驗(yàn)中可能并非完全如此。與這種可能性一致，PLQYO2的擬合具有誤差。
表2 兩種薄膜25ACA和26ACA的PLQY和PLQYO2實(shí)驗(yàn)值。這兩個(gè)值代表擬合算法的兩個(gè)目標(biāo)
表2
圖4. 應(yīng)用于兩種TADF薄膜的全局?jǐn)M合結(jié)果：25ACA(a)和26ACA(b)。實(shí)驗(yàn)TrPL衰減與結(jié)果擬合一起顯示。插圖表示PLQY和PLQYO2的實(shí)驗(yàn)值和擬合值。
提取的參數(shù)如表3所示，并顯示在圖5中以進(jìn)行直接比較。結(jié)果表明，26ACA中的kf，kisc和krisc均較高，與之前在DPEPO中報(bào)告的相似(25ACA：kf=3.6E6 s?1；kisc=1.5E7 s?1；krisc=0.6E6 s?1. 26ACA：kf=4.3E6 s?1；kisc=2.7E7 s?1；krisc=1.8E6 s?1)。這項(xiàng)工作的獨(dú)特之處在于，我們還能夠估計(jì)單重態(tài)的非輻射衰減率和三重態(tài)，表明26ACA中的knrs幾乎比25ACA小兩個(gè)數(shù)量級(jí)，而knrt在兩者之間非常相似。我們觀察到與單重態(tài)的非輻射衰減率相關(guān)的誤差與其他參數(shù)相比相當(dāng)大。然而，這一事實(shí)是意料之中的，因?yàn)榉禽椛渌p率是對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響*小的參數(shù)：knrs主要影響TrPL和PLQYO2的迅速衰減，但由于kf和kisc通常大兩個(gè)或三個(gè)數(shù)量級(jí)，knrs具有相對(duì)較小的影響。因此，擬合算法更難以正確估計(jì)它。
表3 從擬合算法中提取的衰減率。誤差是從Jacobian矩陣計(jì)算出來的，Jacobian矩陣是擬合算法的輸出
表3
圖5. 從25ACA和26ACA的擬合算法中提取的衰減率圖
*后一步，我們可以使用表1中所示的公式和提取率計(jì)算兩部薄膜的預(yù)期ELQY。得到的ELQY或IQE為25ACA的0.36和26ACA的0.69。計(jì)算IQE的傳統(tǒng)方法，假設(shè)ηS/T= 1，25ACA和26ACA的預(yù)測(cè)值分別為0.42和0.71。其中要注意，在這種情況下，PLQYs和ELQYs之間的差異很小，但如圖2所示，根據(jù)所考慮的具體比率，差異可能會(huì)大得多。
使用完整的光電模型進(jìn)行附加分析和進(jìn)一步建模
我們定義的模型不是特別復(fù)雜，只考慮了兩種激發(fā)態(tài)，假設(shè)磷光不存在。系統(tǒng)的復(fù)雜性可以通過包括額外的激發(fā)態(tài)來增加。然而，這種可能性需要定義新的方程，這將顯著增加未知參數(shù)的數(shù)量。在擬合算法中有大量自由參數(shù)可能會(huì)導(dǎo)致過度擬合，這會(huì)降低提取值的置信度。因此，我們遵循使模型盡可能簡(jiǎn)單的前提。盡管如此，我們想在這里簡(jiǎn)要討論如何在未來的研究中擴(kuò)展所提出的模型。通過包括三重態(tài)的輻射衰變可以引入額外的復(fù)雜性。如果發(fā)現(xiàn)磷光對(duì)發(fā)射有顯著貢獻(xiàn)（即，如果從低溫下的瞬態(tài)光譜數(shù)據(jù)中清楚地觀察到），則可以在模型中輕松考慮通過使用kph項(xiàng)修改三重態(tài)方程。模型中可以包含的其他現(xiàn)象是湮滅過程，例如單重態(tài)-單重態(tài)、單重態(tài)-三重態(tài)和三重態(tài)-三重態(tài)湮沒。由于這些過程依賴于激子密度，因此包括使用不同激光強(qiáng)度進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)將是有益的。此外，在這種情況下，方程變?yōu)榉蔷€性，因此有必要從獨(dú)立實(shí)驗(yàn)或模擬中量化激子密度。*后，應(yīng)考慮激子-極化子猝滅的影響，以便對(duì)OLED器件中的IQE進(jìn)行完整分析和有力預(yù)測(cè)。模型擴(kuò)展是可行的。但顯然，需要額外的數(shù)據(jù)，例如來自完整設(shè)備的瞬態(tài)電致發(fā)光。TrPL在全載波貨單載波上作為擬合目標(biāo)。此外，還需要提供電荷載流子的數(shù)量，例如通過使用設(shè)備模擬。一旦使用這種簡(jiǎn)單的ODE方法提取了整組激子參數(shù)，它們就可以用于一維全電光模型，例如Setfos。這個(gè)選項(xiàng)將允許通過考慮實(shí)際光學(xué)特性來模擬OLED整個(gè)堆棧和重要現(xiàn)象，例如輻射衰減率（Purcell 因子）和電荷/激子分布的空間依賴性，這是計(jì)算湮滅和激子淬火損耗時(shí)所必需的?？梢酝ㄟ^包括3D主方程模型添加更多詳細(xì)信息方程模型，該模型考慮了非局部激子能量轉(zhuǎn)移（F?rster，Dexter），跨層界面的能量轉(zhuǎn)移和相關(guān)/不相關(guān)的能量紊亂。
結(jié)論
在這項(xiàng)工作中，我們研究了一個(gè)被描述為三級(jí)模型的TADF系統(tǒng)，包括單重態(tài)和三重態(tài)的非輻射衰變。非輻射過程對(duì)EQE的影響已被深入研究和量化。介紹了一種以瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（TrPL、PLQY和PLQYO2）為輸入數(shù)據(jù)的全局?jǐn)M合算法。除了確定kf，kisc和 krisc（它們本身可以通過簡(jiǎn)單的TrPL擬合輕松推斷）之外，該算法還允許提取通常很難單獨(dú)評(píng)估的knrs和knrt。*后，我們將這種擬合方法應(yīng)用于兩種發(fā)光薄膜的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。分析結(jié)果表明，這兩種材料的速率非常相似，除了單重態(tài)的非輻射衰變?cè)?5ACA中幾乎比在26ACA中大兩個(gè)數(shù)量級(jí)。本研究旨在提供一種新的簡(jiǎn)單方法來估計(jì)TADF發(fā)射器系統(tǒng)中的所有相關(guān)過程，從而更好地估計(jì)真實(shí)TADF OLED中的**EQE。作者介紹Prof. Dr. Beat Ruhstaller
Founder & CEO Fluxim AG
Fluxim AG 創(chuàng)始人
Beat Ruhstaller教授于2006年創(chuàng)立了FLUXiM公司。團(tuán)隊(duì)活動(dòng)始于蘇黎世應(yīng)用科技大學(xué)的計(jì)算物理研究所。FLUXiM AG為全球工業(yè)界和學(xué)術(shù)界提供瑞士制造的軟件和硬件，用于OLED，顯示器，照明和太陽(yáng)能電池的研發(fā)。
文獻(xiàn)信息：Determining non-radiative decay rates in TADF compounds using coupled transient and steady state optical data
Stefano Sem, Sandra Jenatsch, Kleitos Stavrou, Andrew Danos, Andrew P. Monkman and Beat Ruhstaller*
來自期刊：Journal of Materials Chemistry C
Setfos用于各種類型太陽(yáng)能電池（包括鈣鈦礦、有機(jī)、疊層、硅基電池等）、鈣鈦礦LED、OLED器件及相關(guān)光電材料性能的仿真系統(tǒng)，對(duì)器件設(shè)計(jì)、構(gòu)建、光學(xué)性能、電學(xué)性能以及光電材料的性能進(jìn)行模擬計(jì)算和優(yōu)化。系統(tǒng)整合了DC，AC和瞬態(tài)測(cè)試模式，用于表征太陽(yáng)能電池/OLED器件載流子遷移率、載流子壽命和濃度、載流子動(dòng)力學(xué)過程、摻雜和陷阱分布等性能，對(duì)器件的瞬態(tài)性能進(jìn)行全面分析。? 光強(qiáng)相關(guān)性測(cè)試、變光強(qiáng)J-V曲線，Isc-光強(qiáng)、Voc-光強(qiáng)，理想因子等? 線性增壓載流子抽取Photo-CELIV、Dark-CELIV、Delaytime-CELIV等? 強(qiáng)度調(diào)制光電流譜IMPS? 強(qiáng)度調(diào)制光電壓譜IMVS? 變溫測(cè)試臺(tái)：-120 °C to 150 °CLaoss 大面積OLED面板/薄膜太陽(yáng)能電池組件仿真軟件Laoss是一款用于設(shè)計(jì)、構(gòu)建、仿真、優(yōu)化鈣鈦礦/有機(jī)太陽(yáng)能電池組件和OLED面板，對(duì)其熱學(xué)、光學(xué)和電學(xué)性能進(jìn)行仿真的軟件。對(duì)于提高面板和組件效率、優(yōu)化其性能、縮短研發(fā)周期、節(jié)省材料成本等有著具大的幫助。? 強(qiáng)大的3D-Ray追蹤光學(xué)模擬仿真Phelos OLED/LED電致發(fā)光/光致發(fā)光測(cè)量系統(tǒng)Phelos用于測(cè)量OLED、鈣鈦礦LED及其他發(fā)光器件的發(fā)射光譜特性和極化角，同時(shí)也可測(cè)量器件的s和p偏振光譜、發(fā)射光譜與角度的關(guān)系，計(jì)算出發(fā)射層中激子的發(fā)光角度及位置分布。PL測(cè)量功能：有機(jī)、量子點(diǎn)、鈣鈦礦薄膜發(fā)射光譜和極化角度EL測(cè)量功能：OLED、鈣鈦礦LED和其他發(fā)光器件Litos 多通道太陽(yáng)能電池穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)系統(tǒng)整合了LED白光光源和多達(dá)32個(gè)平行測(cè)試通道，將器件分別置于4個(gè)密閉腔室中，每個(gè)腔室具有單獨(dú)的溫度、濕度和光照等條件控制，全自動(dòng)程序化長(zhǎng)時(shí)間太陽(yáng)能電池穩(wěn)定性測(cè)試；可擴(kuò)展OLED器件測(cè)試功能。? 有機(jī)無機(jī)雜化太陽(yáng)能電池Litos Lite 多通道OLED穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)該系統(tǒng)整合了****穩(wěn)態(tài)LED太陽(yáng)光模擬器和56個(gè)通道的獨(dú)立測(cè)試單元，配合光強(qiáng)穩(wěn)定反饋控制系統(tǒng)和光譜調(diào)節(jié)功能，同時(shí)密閉的腔室可對(duì)樣品氮?dú)?、濕度、光?qiáng)和光譜等進(jìn)行控制，達(dá)到ISOS測(cè)試要求，從而對(duì)太陽(yáng)能電池的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量與分析。? 穩(wěn)定性測(cè)試 每個(gè)通道獨(dú)立測(cè)試? 整合了A++AA+/****LED太陽(yáng)光模擬器? 整合光強(qiáng)自動(dòng)穩(wěn)定反饋系統(tǒng)
