OLED和LED，那些相近的地方

摘要

OLED和LED都是二极管，一种允许电流在单一方向流动的电气结构，通常由两种具有不同导电性质的材料构成。在LED和OLED中，附加层通过电致发光（EL）过程将电能转化为可见光。LED通常指由无机材料制成的设备，使用镓、铝、氮等III-V族化合物，这些材料在沉积过程中形成晶体结构，决定了发光特性。OLED则基于有机材料，通过热蒸发形成非晶态层，不需要有序排列，因此具有较好的柔性和基板兼容性。不同的发光颜色取决于材料的成分和结构。

正文

二极管是一种电气结构，它允许电流轻松地在一个方向上流动，但不能在相反方向上流动——这是一种电气开关。它由两种相互接触的材料组成，一种材料更适合传输负电荷，另一种材料更适合传输正电荷。在现代电子器件中，这些材料是固体，并以几纳米到几十纳米厚的层形式存在。通常在两种材料之间放置额外的层，以进一步调整二极管的运作。

在 LED 和 OLED 中，设备中的一些附加层可以通过称为电致发光 (EL) 的过程将电能转换为可见光。当注入材料的电流产生激发态，然后释放出光子时，就会发生这种情况。特定的发射波长取决于材料的性质，产生的光量通常与注入的电流量成正比。LED 和 OLED 的性能取决于发射材料的 EL 效率以及设备内电荷移动和激发态形成的空间控制程度。由于光发射来自固体材料而不是真空腔中的电激发气体，因此基于 LED 和OLED 的照明通常称为固态照明 (SSL)。

尽管上述讨论适用于微电子、照明和显示领域的所有类型的发光二极管（无机和有机），但术语“LED”通常指完全由无机材料制成的器件。这是因为无机 LED 已经存在了很长时间，第一批实用器件于 20 世纪 60 年代初报道，而 OLED 则于 20 世纪 80 年代末才走向成熟。

无机 LED 中使用的材料是基于镓 (Ga)、铝 (Al)、铟 (In)、氮 (N)、磷 (Ph) 和砷 (As) 组合的化合物——由于它们在元素周期表中的位置，因此被称为“III-V”材料。这些层的形式为晶体，在真空下从气态金属有机前体逐个原子生长，这一过程称为化学气相沉积 (CVD)。原子的规则排列产生了非局域电子结构，该结构决定了材料的光电特性。发射颜色取决于存在的元素及其比例，其中 InGaN 系统产生较短的蓝色/绿色 EL，而 GaP 和 AlGaAs 系统呈现黄色和红色 EL。

发射效率在一定程度上取决于晶体在沉积过程中生长得有多完美，因为缺陷或扭结会使激发态松弛而不产生光，从而降低 EL 效率。事实上，为了生产低晶体缺陷的 III-V 层，材料必须在晶体间距与所需化合物相似的基板上生长，通常为蓝宝石晶片，上面播种了一层薄薄的 GaN，用于一般照明应用的 LED。由于这些缺陷，无机 LED 的性能存在相当大的差异，而设备的测试和分类是制造质量控制过程的重要组成部分。

对于 OLED，二极管材料是主要含有碳、氮和氢的分子，通过化学键连接在一起。这些连接是单键和双键的混合，它们在分子上形成非局域电子结构，从而决定了它们的光电特性。OLED 层是通过在低真空下升华分子形成的，这个过程称为热蒸发。与 III-V 化合物不同，OLED 分子不需要有序排列即可实现高效发光，而是以非晶态层的形式沉积。与无机 LED 化合物相比，这确实使该层的导电性较差，并且需要使用对水更敏感的金属作为负电荷注入电极。发射颜色在分子水平而不是原子水平上控制，使用共蒸发的有机主体和掺杂剂混合物，该混合物经过优化，可有效清除激发态。用于创建 OLED 发射层的蒸发过程是一个控制良好且可重复的过程。由于材料是非晶态的，因此不需要晶格匹配，这扩大了可以使用的基板类型。非晶层还具有一定程度的机械灵活性，OLED 已在柔性基板上制造。