1.3. Энергетический и квантовый выход люминесценции

Выход люминесценции – важнейшая величина, определяющая КПД преобразования энергии возбуждения в энергию излучения. Энергетическим выходом называют отношение мощности люминес­ценции к поглощаемой мощности возбуждения. Квантовый выход фотолюминесценции – отношение числа излучаемых к числу погло­щаемых квантов. При этом подразумевается, что мощность или число квантов в единицу времени просуммированы по направлениям из­лучения и по спектру люминесценции. Предполагается, что измере­ния производятся в стационарном режиме, то есть при постоянной мощности источника возбуждения. Измерения квантового выхода осуществляется с помощью так называемой интегрирующей сферы.

Квантовый выход флуоресценции показывает, с какой эффектив­ностью проходит данный процесс. Он определяется как отношение количества излученных и поглощенных фотонов, по формуле:

Л = N /N' (7)

где N – количество излученных фотонов, а N’ – количество поглощенных фотонов.

Отличие квантового выхода от единицы вызвано процессом туше­ния люминесценции в результате безызлучательных переходов между уровнями энергии. Зависимость выхода люминесценции от интен­сивности возбуждения свидетельствует о нелинейных процессах. Раз­личают «внутренний» выход и выход «внешний» (или технический), обусловленный наличием границы двух сред с разными коэффициен­тами преломления. Элементарный объем люминесцирующего веще­ства в случае неполяризованной люминесценции испускает излучение сферически симметрично. Однако при преломлении на границе фаз происходит изменение яркости.

1.3. Вольтамперная характеристика

Этот параграф уточняет и объясняет зависимости тока от напряжения в ОLED-устройствах, то есть рассма­тривается одна из важнейших характеристик светоизлучающих дио­дов – вольтамперная зависимость. Излучение света ОLED происходит вследствие электронно-дырочной рекомбинации, которая реализуется фактически на p-n-переходе. Чтобы вывести зависимость величины тока через p-n-переход от внешнего смещающего напряжения V, не­обходимо рассмотреть отдельно электронные и дырочные токи.

Тогда:

j_e = -eJ_e (8)

j_h = eJ_h. (9)

где J – плотность потока частиц; j – плотность электрического тока;

При V = О как j, так и J_h обращаются в нуль. Это означает, ко­нечно, не отсутствие движения отдельных носителей через переход, а только то, что в обоих направлениях движутся равные количества электронов (или дырок). При V баланс нарушается. Рассмотрим, например, дырочный ток через обедненный слой. Он включает сле­дующие две компоненты:

1. Ток генерации, то есть дырочный ток, текущий из n-области в p-область перехода. Как видно из названия, этот ток обусловлен дырками, ге­нерируемыми непосредственно в области обедненного слоя при тепловом возбуждении электронов с уровней валентной зоны. Хотя концентрация таких дырок (неосновных носителей) в n-области чрез­вычайно мала по сравнению с концентрацией электронов (основных носителей), они играют важную роль в переносе тока через переход. Это происходит потому, что каждая дырка, попадающая в обедненный слой, тут же перебрасывается в p-область под действием сильного элек­трического поля, которое имеется внутри слоя. В результате величина возражающего тока генерации не зависит от значения изменения по­тенциала в обедненном слое, поскольку любая дырка, оказавшаяся в слое, перебрасывается из n области p-область.

2. Ток рекомбинации, то есть дырочный ток, текущий из p-области в n область. Электрическое поле в обедненном слое препятствует этому току, и только те дырки, которые попадают на границу обе­дненного слоя, имея достаточную кинетическую энергию, чтобы преодолеть потенциальный барьер V_6ap, вносят вклад в ток реком­бинации. [6]

Вольтамперные характеристики позволяют сделать важные выводы о подвижности носителей заряда в различных слоях ОLED и о некоторых других электронных процессах в светодиодах, протекающих, например, при соединении с управляющими полевыми транзисторами.