Część A: Symulacja działania urządzenia OLED – koherentna optyka cienkich warstw.

1. Wprowadzenie do symulacji działania diod OLED.

Organiczne diody elektroluminescencyjne (OLED) są powszechnie stosowane we współczesnych technologiach wyświetlania i oświetlenia, a ich wydajność jest w dużym stopniu determinowana przez sprzężone procesy elektryczne i optyczne zachodzące wewnątrz urządzenia. W diodzie OLED nośniki ładunku są wprowadzane z elektrod do organicznych cienkich warstw, gdzie rekombinacja radiacyjna generuje światło poprzez elektroluminescencję. W OghmaNano symulacje urządzeń OLED są przeprowadzane poprzez połączenie modelowania transportu ładunku opartego na mechanizmie dryfu i dyfuzji z modelami optycznymi, co pozwala na spójne modelowanie zarówno przepływu prądu, jak i generowania światła.

W tym samouczku przedstawiamy krok po kroku symulację urządzenia OLED w programie OghmaNano, wykorzystując strukturę z jedną warstwą emisyjną (pojedyncza warstwa emisyjna – single-EML). Zachowanie elektryczne jest rozwiązywane w sposób samo-spójny za pomocą równań dryfu i dyfuzji, natomiast odpowiedź optyczną modeluje się za pomocą metody macierzy przenoszenia (TMM). Metoda macierzy przenoszenia traktuje światło jako spójną falę i zapewnia dokładny opis optyczny cienkich warstw, uwzględniając propagację, odbicie i interferencję w warstwowej strukturze OLED.

Ten spójny model optyczny doskonale nadaje się do analizy gładkich, płaskich struktur OLED, takich jak cienkie warstwy osadzane metodą naparowania, gdzie efekty mikrowłasności i interferencja cienkich warstw odgrywają kluczową rolę. W połączeniu z symulacją elektryczną, model umożliwia bezpośrednie obliczanie charakterystyk prądowo-napięciowych, zewnętrznej efektywności kwantowej (EQE) zależnej od napięcia, widm emisji oraz parametrów związanych z kolorem, oddając istotę fizyki sprzężenia elektrooptycznego w OLED.

2. Tworzenie nowej symulacji.

Na początek otwórz przykładową symulację OLED (TMM), klikając ją dwukrotnie w oknie „Nowa symulacja”. Spowoduje to załadowanie głównego interfejsu, przedstawionego na ilustracji ??, w którym wyświetlane są warstwy urządzenia i powiązane panele edytora.

3. Badanie symulacji opartych wyłącznie na modelach optycznych.

Kluczowym wyzwaniem w projektowaniu wyświetlaczy OLED jest określenie, jaka część światła generowanego wewnątrz urządzenia ostatecznie wydostaje się na zewnątrz. Znaczna część fotonów pozostaje uwięziona w warstwowej strukturze lub jest absorbowana, zanim zdąży przyczynić się do użytecznej emisji światła. Metoda macierzy przenoszenia (TMM) stanowi ilościowe narzędzie do analizy, w jaki sposób interferencja w warstwowej strukturze przekierowuje przepływ energii optycznej oraz w jaki sposób zmiany grubości warstw lub współczynnika załamania wpływają na ilość światła, które jest emitowane.

Aby uzyskać dostęp do narzędzi optycznych, przejdź do zakładki „Optyka” (??) i kliknij przycisk „Wyjście optyczne”. Otworzy to narzędzie „Wyjście optyczne”, przedstawione na ilustracji ??, w którym można niezależnie od modułu obliczeniowego dla obwodów elektrycznych wykonywać obliczenia za pomocą metody macierzy przenoszenia.

Aby rozpocząć obliczenia, kliknij przycisk „Uruchom”. Symulacja oblicza przestrzenną i spektralną dystrybucję emitowanych fotonów w strukturze OLED. Otrzymany wykres ?? przedstawia prawdopodobieństwo wydostania się fotonów w zależności od długości fali (oś pionowa) i położenia w urządzeniu (oś pozioma). Jasne obszary wskazują na kombinacje długości fali emisji i głębokości, w których fotony mają duże prawdopodobieństwo wydostania się na zewnątrz, natomiast ciemniejsze obszary odpowiadają światłu, które pozostaje uwięzione w strukturze.

Naprzemienne pasma widoczne na tym wykresie powstają w wyniku konstruktywnej i destruktywnej interferencji między falami optycznymi rozchodzącymi się w przód i w tył wewnątrz mikrorezonatora OLED. To zjawisko jest bezpośrednio analogiczne do wzorców fal stojących obserwowanych w zbiorniku do badań fal (??), gdzie odbicia na brzegach powodują interferencję fal wodnych, tworząc obszary o zwiększonej i zmniejszonej amplitudzie fali. W OLED ten sam mechanizm falowy reguluje sposób, w jaki energia optyczna jest rozkładana w całej strukturze, co prowadzi do charakterystycznego wzoru interferencyjnego widocznego na mapie prawdopodobieństwa emisji.

Takie symulacje, oparte wyłącznie na modelowaniu optycznym, pozwalają bezpośrednio zbadać, w jaki sposób warstwowa mikrostruktura wpływa na emisję, oraz dostarczają praktycznych wskazówek dotyczących optymalizacji grubości warstw i długości fal emisji przed przeprowadzeniem pełnego, uwzględniającego sprzężenie, modelowania elektryczno-optycznego.

3. Symulacje elektryczne połączone z obliczeniami opartymi na macierzowej metodzie przenoszenia promieniowania optycznego.

Teraz, gdy zapoznałeś się z optycznym sprzężeniem światła przy użyciu metody macierzy przenoszenia (TMM), możesz połączyć ją z modelowaniem dryfu i dyfuzji, aby zrozumieć, w jaki sposób dioda OLED emituje światło w zależności od prądu i napięcia. W tych połączonych symulacjach profil rekombinacji uzyskany z obliczeń dryfu i dyfuzji stanowi źródło emisji, które następnie jest wprowadzane do modelu optycznego sprzężenia światła. Symulacja najpierw wykonuje obliczenia optycznego sprzężenia światła, zgodnie z opisem powyżej, a następnie uruchamia standardową symulację elektryczną dryfu i dyfuzji, aby wygenerować charakterystykę prądowo-napięciową (JV). Użytkownik powinien wrócić do głównego interfejsu i nacisnąć przycisk „Uruchom symulację” (▶), aby uruchomić pełne obliczenia. Wyniki połączonej symulacji elektrooptycznej są zapisywane w zakładce „Wyniki” i wyświetlane zgodnie z ilustracją w ??.

Key files produced by the OLED simulation.

Nazwa pliku	Opis
iv.csv	Prąd a napięcie
jv.csv	Zależność gęstości prądu od napięcia.
jl.csv	Gęstość prądu w funkcji gęstości mocy wyjściowej optycznej.
k.csv	Średnia wartość stałej szybkości rekombinacji w funkcji napięcia.
v_eqe.csv	Zależność między napięciem a zewnętrzną efektywnością kwantową (EQE).
vl.csv	Napięcie w porównaniu z gęstością mocy optycznej na wyjściu.
v_cd_a.csv	Wydajność świetlna (cd⋅A⁻¹) w zależności od napięcia.
v_cd_m2.csv	Jasność (cd/m²) w zależności od napięcia.
sweep/	Wartości, np. (mobilność, współrzędne CIE X/Y/Z, gęstość nośników w funkcji napięcia).
Snapshots/	Zapisywane wartości parametrów urządzenia elektrycznego w każdym kroku symulacji.

Symulacja zapisuje szereg plików wynikowych w zakładce „Wyniki”. Pliki te zawierają kluczowe dane liczbowe uzyskane w wyniku połączonej symulacji optycznej i elektrycznej diody OLED i mogą być wykorzystane do dalszej analizy lub tworzenia wykresów. Najważniejsze pliki opisano poniżej w Tabela 7.1.

Kluczowe parametry wyjściowe symulacji sprzężonego układu elektryczno-optycznego OLED przedstawiono w ??, ?? i ??. Krzywa zależności gęstości prądu od napięcia (jv.csv) ilustruje charakterystykę elektryczną urządzenia podczas jego uruchamiania. Krzywa zależności napięcia od jasności (v_cd_m2.csv) przekształca symulowane dane dotyczące emisji światła na jednostki istotne dla wyświetlacza (cd m−2), pokazując, jak szybko rośnie jasność po uzyskaniu efektywnej rekombinacji. Na koniec, krzywa zależności napięcia od efektywności kwantowej (v_eqe.csv) pokazuje początek generowania światła podczas uruchamiania oraz, w tym przykładzie, niemal stałą efektywność, gdy urządzenie pracuje w reżimie emisyjnym.

4. W jaki sposób światło jest wytwarzane w tym urządzeniu?

W wyświetlaczu OLED światło powstaje w wyniku radiacyjnej rekombinacji swobodnych elektronów i dziur w warstwie emitującej. Elektrony wprowadzane z katody i dziury wprowadzane z anody przemieszczają się wewnątrz urządzenia, aż do momentu, gdy ich przestrzenne rozkłady się nakładają, co umożliwia rekombinację i emisję fotonu.

Struktura warstw urządzenia jest definiowana w edytorze warstw, który można zobaczyć na ilustracji ??. Warstwy, które biorą udział w transporcie i rekombinacji ładunków, są w tym edytorze wyraźnie oznaczone jako elektrycznie aktywne, natomiast kontakty i warstwy optycznie pasywne są wyłączone z obliczeń elektrycznych. W opisywanym urządzeniu tylko centralna warstwa Alq3 jest skonfigurowana jako warstwa emitująca, co zapewnia, że rekombinacja radiacyjna zachodzi tylko w tym obszarze.

Lokalna szybkość rekombinacji radiacyjnej jest proporcjonalna do iloczynu koncentracji nośników swobodnych i wyraża się wzorem:

\( R = k \left( n p - n_{\mathrm{eq}} p_{\mathrm{eq}} \right) \)

W tym przypadku \(n\) i \(p\) oznaczają odpowiednio gęstość swobodnych elektronów i dziur, a \(k\) to współczynnik rekombinacji radiacyjnej. To równanie zapewnia, że rekombinacja zanika w stanie równowagi i wzrasta wraz ze wzrostem wstrzykiwania nośników ładunku, co wyprowadza układ ze stanu równowagi pod wpływem przyłożonego napięcia.

Parametry elektryczne, które określają transport ładunku i rekombinację, są definiowane w edytorze parametrów elektrycznych, do którego można uzyskać dostęp z zakładki „Urządzenie” w głównym oknie. Parametry używane dla danego urządzenia są wyświetlane w ??, ?? i ?? i odpowiadają odpowiednio warstwie transportującej dziury (HTL), warstwie emisyjnej (EML) i warstwie transportującej elektrony (ETL).

Te wartości określają ruchliwość nośników ładunku, efektywną gęstość stanów, parametry elektrostatyczne oraz stałe rekombinacji, które są wykorzystywane w równaniach dryfu i dyfuzji. W tym przykładzie rekombinacja radiacyjna jest możliwa tylko w warstwie emitującej Alq3, natomiast warstwy transportowe służą głównie do wprowadzania i ograniczania nośników ładunku. Razem te parametry kontrolują, gdzie gromadzą się nośniki, gdzie zachodzi rekombinacja, a ostatecznie – przestrzenną dystrybucję generowania światła w urządzeniu.

W trakcie symulacji OghmaNano automatycznie tworzy katalog o nazwie „snapshots” w folderze wynikowym (patrz ??). Katalog „snapshots” zawiera dane elektryczne i optyczne rejestrowane w każdym kroku symulacji, które w tym przykładzie odpowiadają przyłożonemu napięciu. Oprócz danych dotyczących całego urządzenia, w katalogu „snapshots” znajdują się również wewnętrzne zmienne solvera, rozdzielone przestrzennie i przedstawione jako funkcja położenia wewnątrz urządzenia, takie jak poziomy quasi-Fermiego i gęstość nośników swobodnych. Rejestrowane są również dane pochodne i mierzalne, w tym zewnętrzna wydajność kwantowa (EQE), co pozwala na spójną analizę zarówno wewnętrznej fizyki urządzenia, jak i mierzalnych zewnętrznie parametrów.

Otwórz folder ze zrzutami ekranu, aby uruchomić program do przeglądania zrzutów, klikając go dwukrotnie. Spowoduje to otwarcie okna przedstawionego na ilustracji ??. Za pomocą niebieskiego przycisku „+” dodaj nową linię wykresu i wybierz odpowiedni plik (np. Q_nfree.csv, Q_pfree.csv lub R_nfree_to_pfree.csv). Przesuwając suwak od lewej do prawej, aktualizowana jest wartość wyświetlana na wykresie dla każdego kroku symulacji, co umożliwia obserwację zmian w gęstości nośników ładunku i procesów rekombinacji w zależności od przyłożonego napięcia.

Przy niskim przyłożonym napięciu, rozkłady gęstości swobodnych elektronów i dziur są przedstawione na rysunku ??. Wraz ze wzrostem napięcia, odpowiadające im rozkłady zmieniają się i przyjmują postać przedstawioną na rysunku ??. W związku z tym, przestrzenne rozmieszczenie elektronów i dziur jest wyraźnie różne przy niskim i wysokim napięciu, co wpływa na to, gdzie (i w jakim stopniu) nośniki ładunku nakładają się na siebie w warstwie emisyjnej.

Odpowiadające im profile rekombinacji przy braku zewnętrznego pola elektrycznego przedstawiono na rysunkach ?? (niskie napięcie) i ?? (wysokie napięcie). Wraz ze wzrostem przyłożonego napięcia, obszar rekombinacji wyraźnie przesuwa się i staje się bardziej zlokalizowany, co wskazuje, że dominujący obszar generowania światła zmienił swoje położenie wewnątrz urządzenia.

5. Przeliczanie wskaźnika rekombinacji na widmo emisyjne.

W poprzedniej sekcji zauważyliśmy, że gęstość swobodnych elektronów i dziur wewnątrz urządzenia zmienia się znacząco w zależności od przyłożonego napięcia. Wraz ze wzrostem przyłożonego napięcia, zmiany w procesie wstrzykiwania i transportu nośników ładunku modyfikują przestrzenne nakładanie się elektronów i dziur, co powoduje wzrost szybkości rekombinacji i przesunięcie strefy rekombinacji wewnątrz urządzenia. Naturalnie pojawia się pytanie, w jaki sposób zmienna w przestrzeni szybkość rekombinacji jest przekształcana w emitowane widmo optyczne w ramach modelu.

W OghmaNano jeden ze sposobów osiągnięcia tego celu polega na wykorzystaniu eksperymentalnie zmierzonego widma emisji, które jest zdefiniowane w baza danych materiałów Widmo emisji właściwe dla emitującego materiału przedstawiono w: ??Spektrum to rozkład długości fal fotonów powstających w wyniku rekombinacji radiacyjnej, mierzony eksperymentalnie, zanim uwzględni się efekty związane z rezonatorem optycznym i sprzężeniem wyjściowym.

Widmo emisji wykorzystywane przez urządzenie jest wybierane w edytorze Luminescence, który można zobaczyć na ilustracji ??. Dostęp do niego uzyskuje się z poziomu parametrów emisji w zakładce struktury urządzenia w głównym oknie. W tym przykładzie widmo emisji jest ustawione na small_molecules/Alq3, co odpowiada eksperymentalnie zmierzonemu widmu emisji Alq3. Trzy kropki obok ścieżki do materiału pozwalają na zmianę materiału emitującego.

W edytorze luminescencji wyświetlana jest również eksperymentalna wydajność emisji. W przedstawionym przykładzie wartość ta wynosi 0,25, co oznacza, że tylko 25 procent zdarzeń rekombinacji elektronów i dziur prowadzi do emisji fotonów. Odzwierciedla to statystykę spinową elektrycznie generowanych ekscytonów w fluorescencyjnych diodach OLED, gdzie tylko ekscytony singletowe emitują promieniowanie.

Pod wpływem pobudzenia elektrycznego rekombinacja prowadzi do powstania stanów singletowych i tripletowych w stosunku 1:3, co oznacza, że tylko jedna czwarta zdarzeń rekombinacji generuje promieniujące stany singletowe, natomiast pozostałe triplety nie emitują promieniowania. W rezultacie, nawet przy braku strat optycznych lub elektrycznych, wewnętrzna wydajność kwantowa w tym modelu jest zasadniczo ograniczona do 25 procent. Jest to główny powód, dla którego wydajność kwantowa (EQE) i wydajność kwantowa mierzona w określonych punktach (site-resolved EQE) w opisywanym urządzeniu pozostają stosunkowo niskie.

W modelu optycznym lokalna szybkość rekombinacji radiacyjnej określa, ile par elektron-dziura ulega rekombinacji, natomiast efektywność emisji kontroluje, jaka część tych procesów generuje fotony. Otrzymana szybkość generowania fotonów jest następnie rozkładana w zależności od długości fali zgodnie z wybranym widmem emisji materiału.

\( I(\lambda) = \eta \, R \, S(\lambda) \)

W tym przypadku \(R\) oznacza lokalną szybkość rekombinacji radiacyjnej, obliczoną za pomocą solvera równań dyfuzji i dryfu, \(\eta\) to efektywność emisji (ustawiona na 0,25 w tym przykładzie, aby uwzględnić powstawanie singletów), a \(S(\lambda)\) to znormalizowany widm emisji, przechowywany w bazie danych materiałów.

Bardziej zaawansowane modele OLED mogą w sposób precyzyjny uwzględniać wiele populacji stanów wzbudzonych, w tym oddzielne stany singletowe i tripletowe w materiale emitującym, oraz wykorzystywać równania opisujące szybkość generowania fotonów. Modele te są przede wszystkim przeznaczone do celów badawczych, gdzie istotne są szczegółowe dynamiki stanów wzbudzonych, a nie do rutynowej optymalizacji urządzeń. Implementacja tych modeli stanów wzbudzonych w OghmaNano została opisana w Stany wzbudzone i procesy emisji.

6. Badanie właściwości luminescencyjnych, współczynnika efektywności kwantowej oraz koloru w zależności od napięcia.

Charakterystyczną cechą wielu wyświetlaczy OLED jest to, że emitowany kolor zmienia się w zależności od przyłożonego napięcia, nawet jeśli sam materiał emitujący pozostaje niezmieniony. Wraz ze wzrostem napięcia, proces wprowadzania nośników ładunku zmienia przestrzenne nakładanie się elektronów i dziur, powodując przesunięcie strefy rekombinacji wewnątrz urządzenia. Ponieważ układ OLED działa jak rezonator optyczny, różne położenia wewnątrz rezonatora sprzyjają emisji różnych długości fal. Rekombinacja zachodząca bliżej jednej z powierzchni może preferencyjnie emitować krótsze fale, podczas gdy rekombinacja w innych obszarach może sprzyjać emisji dłuższych fal. W miarę przesuwania się strefy rekombinacji wraz ze zmianą napięcia, rezonator wybiera różne części spektrum emisji, co bezpośrednio prowadzi do zmiany koloru w zależności od napięcia.

W dobrze zaprojektowanym wyświetlaczu OLED emitowany kolor zmienia się tylko nieznacznie wraz ze zmianą przyłożonego napięcia. Osiąga się to poprzez ograniczenie obszaru rekombinacji do regionu wewnątrz optycznej rezonatora, w którym zależność od długości fali emitowanego światła zmienia się powoli w zależności od położenia. W praktyce często oznacza to zaprojektowanie emitującej warstwy tak, aby była stosunkowo cienka, dzięki czemu nawet jeśli profil rekombinacji nieznacznie się zmienia pod wpływem napięcia, rezonator wybiera prawie te same długości fal.

W tym przykładzie celowo odchodzimy od zoptymalizowanego schematu, aby lepiej uwidocznić podstawowe zasady fizyczne. Poprzez zwiększenie grubości warstwy emitującej Alq3 do 100 nm w edytorze warstw (patrz ??), tworzymy większy obszar, w którym może zachodzić rekombinacja. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie wyraźnych zmian w strefie rekombinacji, zależnych od napięcia, co ułatwia obserwację, w jaki sposób zmiany w procesie wstrzykiwania i transportu nośników przekładają się na zmiany w charakterystyce rezonatora optycznego.

Po zaktualizowaniu wartości grubości warstwy emisyjnej uruchom ponownie symulację. Następnie użyj narzędzia do tworzenia migawek, aby wygenerować wykres eqe.csv, a następnie dodaj go, korzystając z przycisku „+”. Wykres przedstawia zależność efektywności kwantowej (EQE) od długości fali dla aktualnie wybranego kroku napięcia. Przesuwając suwak w zakresie napięć, można obserwować, jak zmienia się spektrum EQE w miarę przesuwania się strefy rekombinacji wewnątrz rezonatora oraz jak różne długości fal są emitowane z różną wydajnością.

Tego samego schematu działania można użyć do analizy widma luminescencji zależnego od napięcia. Dodaj linię wykresu dla luminescence_lambda.csv i przesuń suwak, aby zobaczyć, jak widmo emisji zmienia się w zależności od przyłożonego napięcia (patrz ?? i ??). Kolor użyty do narysowania wykresu odpowiada postrzeganemu kolorowi, który obserwator zobaczyłby w danym punkcie pracy. Wraz ze wzrostem napięcia, zmiana ta jest bezpośrednio widoczna na wykresie, ponieważ narysowane widmo przesuwa się od jaśniejszego niebieskiego przy niskim napięciu do ciemniejszego niebieskiego przy wyższym napięciu, co wskazuje na zmianę emitowanego koloru.

Na koniec wykorzystaj tę samą procedurę analizy danych, aby dokładnie zbadać widmo EQE. Wykreśl eqe.csv i zmieniaj wartość napięcia za pomocą suwaka, aby obserwować, jak zależne od długości fali widmo EQE zmienia się w zależności od polaryzacji (patrz ??). W praktyce widmo luminescencji i widmo EQE należy interpretować razem: wykres luminescencji pokazuje, co jest emitowane, natomiast wykres EQE pokazuje, jak efektywnie każda długość fali jest emitowana w każdym punkcie pracy.

7. Przestrzeń kolorów CIE

Widma OLED są często redukowane do niewielkiego zestawu współrzędnych kolorów, aby można było ocenić stabilność kolorów w zależności od polaryzacji. Najczęściej stosowanym systemem jest system CIE 1931, w którym najpierw widmo jest przekształcane na wartości trójchromatyczne \((X,Y,Z)\) za pomocą funkcji dopasowania kolorów CIE, a następnie normalizowane do współrzędnych chromatyczności \((x,y)\).

Mając dane spektrum mocy \(P(\lambda)\) (na przykład, moc optyczną emitowaną na jednostkę długości fali), wartości trójchromatyczne CIE są obliczane poprzez zastosowanie wag \(P(\lambda)\) do funkcji dopasowania kolorów \(\overline{x}(\lambda)\), \(\overline{y}(\lambda)\) i \(\overline{z}(\lambda)\):

\[ X = k \int_{\lambda_1}^{\lambda_2} P(\lambda)\,\overline{x}(\lambda)\,d\lambda,\qquad Y = k \int_{\lambda_1}^{\lambda_2} P(\lambda)\,\overline{y}(\lambda)\,d\lambda,\qquad Z = k \int_{\lambda_1}^{\lambda_2} P(\lambda)\,\overline{z}(\lambda)\,d\lambda \]

W tym przypadku \(\overline{x}(\lambda)\), \(\overline{y}(\lambda)\) i \(\overline{z}(\lambda)\) opisują znormalizowaną spektralną wrażliwość ludzkiego wzroku, a stała \(k\) jest ogólnym współczynnikiem skalowania (jej konkretna wartość zależy od sposobu zdefiniowania \(P(\lambda)\) oraz od tego, czy stosowana jest absolutna kalibracja fotometryczna). Odpowiadające im współrzędne chromatyczności uzyskuje się następnie poprzez normalizację:

\( x=\dfrac{X}{X+Y+Z}, \qquad y=\dfrac{Y}{X+Y+Z} \)

Współrzędne \((x,y)\) reprezentują chromatyczność (odcień/nasycenie), która w dużej mierze nie zależy od bezwzględnej jasności, co jest przydatne do rozróżnienia „jak jasny” jest wyświetlacz OLED od „jakiego koloru” on jest. W OghmaNano wartości CIE są obliczane na podstawie symulowanego widma emisji dla każdego kroku napięcia i zapisywane w pliku wyjściowym, dzięki czemu można bezpośrednio przedstawić graficznie zmiany kolorów w zależności od punktu pracy elektrycznej. Aby wyświetlić te pliki, kliknij dwukrotnie folder sweep/ w zakładce Wyjście, aby otworzyć program do przeglądania danych (??).

Na powyższych wykresach przedstawiono, jak symulowana chromatyczność zmienia się w zależności od zakresu napięcia. Poszczególne krzywe \(x(V)\) i \(y(V)\) (?? i ??) określają zmiany kolorów w funkcji punktu pracy, natomiast wykres \(y(x)\) (??) przedstawia te same informacje w postaci ścieżki w przestrzeni chromatycznej.

In this example, the chromaticity moves systematically with increasing bias and then approaches a steady value at higher voltage. Physically, this typically reflects a change in the effective emitted spectrum with voltage (for example, due to a shift in the recombination zone within the optical cavity, or voltage-dependent spectral weighting from the outcoupling response). In well-optimised OLED stacks the corresponding \((x,y)\) drift is small;

8. Dane kontaktowe

W tej symulacji OLED traktowany jest jako urządzenie o przemyślanej konstrukcji, charakteryzujące się wydajnymi i selektywnymi kontaktami elektrycznymi. Warunki brzegowe kontaktu są definiowane za pomocą edytora Kontakt, przedstawionego na rysunku ??, do którego dostęp uzyskuje się z zakładki Struktura urządzenia w głównym oknie.

Górny elektrod, przez który wprowadzane są dziury, oraz dolny elektrod, przez który wprowadzane są elektrony, są modelowane jako elektrody o liniowej charakterystyce dla odpowiednich nośników większościowych. Oznacza to, że nośniki ładunku mogą swobodnie wchodzić i wychodzić z urządzenia, bez barier związanych z procesem wprowadzania, co oznacza, że przepływ prądu nie jest ograniczony przez elektrody, lecz przez transport i rekombinację w samych warstwach organicznych.

Nośniki mniejszościowe są blokowane przy każdej elektrodzie: elektrony są blokowane przy kontakcie wprowadzającym dziury, a dziury są blokowane przy kontakcie wprowadzającym elektrony. To zapewnia selektywność nośników i ogranicza prądy upływu, gwarantując, że elektrony i dziury pozostają w wyznaczonych ścieżkach transportu i rekombinują wewnątrz urządzenia.

Przy zastosowaniu tej konfiguracji kontaktu symulacja przebiega w reżimie ograniczonym objętościowo, co jest odpowiednie dla wysokiej jakości wyświetlacza OLED. W związku z tym na odpowiedź elektryczną wpływają transport nośników, przestrzenne nakładanie się oraz rekombinacja radiacyjna w warstwie emisyjnej, co umożliwia bezpośrednie badanie wewnętrznej fizyki urządzenia oraz jej oddziaływania z rezonatorem optycznym.