二极管有机发光（OLED）它是电视、电话和医疗显示器的必要显示器。这项相当新的技术引入了巨大的创新，如可成形 "环绕式 "手机显示屏，柔性显示屏，超高分辨率4K、扩大色域和高动态范围显示屏。每一代人OLED许多独立评论家称赞电视是历史上最好的。OLED笔记本电脑上开始出现显示屏，汽车照明也在慢慢兴起。
自该技术首次推出以来，OLED电源效率不断提高。第一代使用，内部量子效率最大（IQE）因为用了25%。，第二代OLED的潜在IQE极限为100%（Lee等人，2019年)。然而，第二代材料降解速度更快，尤其是蓝色发射器。第三代可以使用为了避免一些问题，发射器。TADF理论上，发射器可以实现。
如同磷光，TADF将三重态转化为发光单子激发态是一种100%有效的机制。达到了100%。最近的快速进展表明，外部量子效率（EQE）22%以上的深蓝发射是可能的。当这与发射器分子的自定向和低折射率传输层增强的外耦合相匹配时，它甚至可以EQE提高到40%以上。这为OLED创造了阶梯式的变化。显示器只能由蓝色像素制成，红色和绿色由下转换为荧光粉。这将大大简化面板制造，提高面板产量，促进制造成本的降低。
TADF另一个显著的优点是，这种解决方案不需要稀缺的贵金属资源。不幸的是，TADF发射器的代价是，导致较低的颜色纯度（Adachi等人，2019年)。然后，不同的TADF该方法用于改善荧光OLED包括效率TADF发射分子、TADF辅助掺杂分子，TADF赋形剂宿主，或几种不同的组合。
第四代也是最有前途的高效OLED结合了能级的排列使福斯特能量从材料中非常有效TADF材料转移到荧光发射器。它带来了高效率、高色纯度和长度OLED寿命。这个过程叫做寿命。 ""。
在这里，我们将介绍如何使用它Setfos软件对光学和电气模拟。
图1:(左)第一代(荧光)（TADF）和第四代(超荧光)OLED发射光谱和强度示意图。
物理过程
热激活延迟荧光的物理过程
一个用于简化复杂图片的图片OLED通用荧光发射器可视为三个主要能级S0(单子基态)，S和T1（三子激发态）的系统。图2a它显示了我们用来描述荧光材料的简化图。从激发态S1向基态S0的辐射衰变导致光的发射。根据自旋统计，OLED单子和三子的比例分别为25%-75%。这意味着只有25%的激子可以参与正常荧光发射器的发射，导致最大的发射EQE为25%。
发射器是一种特殊材料S1和T它们之间有很强的耦合作用。这种耦合在反向系统之间产生了很大的交叉率（RISC），这使得激子能够从非发光的三重（T1)转移到发光的单重态（S1）。发光态（S1)数量的增加导致更高EQE，若为非辐射衰变过程，EQE可以达到100%。
图2a. 热激活延迟荧光中的激子过程(简化)。
在一个TADF-发射器中，S1和T1之间的大耦合是两种状态之间的小能量间隙（ΔEST）给出的。当ΔEST小于100meV热能足以激活RISC因此，过程被称为 "热激活"。无论如何，RISC过程比S1.快速辐射衰变缓慢，这是缩写TADF中使用单词动机。一个小的ΔEST具有供体-受体结构（D-A）在分子中实现HOMO-LUMO分子上有脱焦轨道的空间。大面积脱域HOMO-LUMO轨道叠加积分变小，导致轨道叠加积分变小ΔEST的减少。更详细的解释留给读者(一凡)。当然，我们在这里的描述是过于简单的，因为在一个实际的系统中，RISC过程是一个复杂的过程，不仅取决于ΔEST。Penfold等人（Penfold）这个过程已经被清楚地描述过了。
需要记住的重要一点是，TADF发射器是一个相当复杂的系统，其特征是参数kisc, Krisc和ΔEST。这些参数通常是从模拟软件也可以在实验中提取Setfos进行模拟。它允许直接和直接地提取相关的材料参数，并允许了解主客体系统的所有复杂性，而系统的所有复杂性。
超荧光OLED的物理过程
超荧光是一种创新高效的工艺，其中使用TADF。超荧光OLED内部量子效率高（IQE）一般采用单主双客系统实现。在宿主材料中移动和重新组合自由电荷载流子TADF激子在客体材料上形成。根据自旋统计(单子和三子的比例为1:3)，大部分激子将是三子。TADF在逆向系统中交叉（RISC）该过程实现了从三态激子到单态激子的转化。来自TADF单子激子通过福斯特共振能转移（FRET）转移到荧光客体发射体的清单状态。最后，光子以高效和窄带宽从荧光客体中发射。这些过程中的每一个都有一定的机会衰变为基态而不产生任何光（Nakanotani等人，2014）。
图2b中间的能级图显示了这种超荧光OLED不同的激子状态。为了实现高效和长寿命，必须仔细调整/组合主机TADF和发射器材料。
图2b. 导致超荧光OLED中光发射的激子过程（简化）。
仿真结果
理解和优化超荧光材料之间复杂的相互作用OLED挑战。瑞士和韩国的国际科学家团队使用半导体模拟软件Setfos超荧光的分析和优化OLED（Regnat等人，2019年)，应对这一挑战。
图3. 研究的超荧光赋形剂OLED层叠和能级。.
他们的多层OLED堆栈采用了TADF赋形体主机（TCTA:B4PYMPM）荧光发射器（DCJTB）。它们不仅模拟了多层结构的电荷传输和光发射，还考虑了所有激子的动态。下面的能量图显示了TADF激元宿主产生的激元的主要传输和衰变方式。所有这些可能的方法都在Setfos模拟。
图4:发射层激子过程及其速率的详细摘要(左)及其在Setfos表示(右)为模拟输入。
作者建立了两个不同的样品：一个是光学优化样品，以获得最高的样品EQE；另一种是光学失谐样本，用于研究和理解使用gonio-spectrometer Phelos发射区的形状。首先，它们使用Paios和模拟软件Setfos一起测量和模拟稳态JV曲线和亮度。们发现这两种样品在电流和亮度方面都有很好的拟合，超过几个数量级。
(左图)测量和模拟优化和光学失谐的OLED的JV特性和亮度。(右图）样品的外部量子效率的测量和模拟。一个良好的拟合已经被发现，显示了模拟结果的高度可靠性。
然后，他们做了角度分辨率的测量。他们研究的亮点之一是，被调查的OLED在发射层内显示出一个分裂的发射区。不仅进行了稳态测量，还进行了瞬态测量和模拟。作者还观察到，在他们的超荧光OLED中存在着分裂发射区的指纹。
测量和模拟一个光学调谐的超荧光OLED的瞬时关闭行为。在0.4us左右的峰值清楚地表明了一个分裂的发射区。
通过结合所有这些测量和模拟，作者强调了不同的效率损失过程，并给出了进一步改进TADF OLED的建议。
图5. TADF exciplex主机中的三重子收集对整体EQE的贡献取决于应用电压。
模拟结果清楚地表明，由于TADF激元宿主中的三重激元收集，得到了提高，从而导致了这种超荧光OLED的高效率。不幸的是，在目前的系统中观察到一个明显的滚降。
然后，作者研究了可能的优化方案，以分析最有希望的途径来进一步提高其多层系统的EQE。他们发现，在高亮度下，EQE可以通过增加系统间的交叉率或减少TADF准分子宿主中的三倍体-三倍体湮灭率而大幅提高。
图6. 根据亮度的不同，对整体EQE的各种优化途径的总结。
References:
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Regnat, M. et al. Routes for Efficiency Enhancement in Fluorescent TADF Exciplex Host OLEDs gained from an Electro-Optical Device Model. Adv. Electron. Mater doi:10.1002/aelm.201900804.
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Lee, J. H. et al. Blue organic light-emitting diodes: Current status, challenges, and future outlook. J. Mater. Chem. C 7, 5874–5888 (2019). https://pubs.rsc.org/.
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Julien Eng and Thomas J. Penfold, Chem. Rec. 2020, 20, 1, (2020). https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/tcr.202000013
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Yifan Li et Al. J. Mater. Chem. C, 5, 3480, (2017). DOI: 10.1039/C7TC00119C
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Adachi, J., Kakizoe, H., Tsang, P. K. D. & Endo, A. 10.1: Invited Paper: HyperfluorescenceTM; a Game Changing Technology of OLED Display. SID Symp. Dig. Tech. Pap. 50, 95–98 (2019) https://onlinelibrary.wiley.com/.
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Nakanotani, H et al. High-Efficiency Organic Light-Emitting Diodes with Fluorescent Emitters. Nature Communications 5 (30. Mai 2014) https://doi.org/10.1038/.