近日，芬兰图尔库大学的一个研究团队，在《先进光学材料》期刊上发表了一项重要的研究成果。研究团队创新性地运用平面铝微腔光谱工程技术，以单一蓝色热激活延迟荧光（TADF）发光体DMAC-DPS为核心，成功研发出无需氧化铟锡（ITO）电极的单组分白光有机发光二极管（WOLED）。测试结果显示，这款OLED器件不仅实现了3790K至5050K的色温调节（覆盖暖白光到冷白光范围），顶发射结构下外量子效率（EQE）超5%，亮度突破1000 cd/m²，为白光OLED的低成本、大规模产业化提供了全新解决方案。

传统白光OLED困境重重，技术瓶颈待突破

白光有机发光二极管（WOLED）凭借宽色域、适配柔性基板、低功耗等优势，在下一代照明与显示领域潜力巨大。然而，其商业化进程却受限于三大关键技术瓶颈，难以与传统白光 LED 抗衡。

首先是电极材料与制备成本难题。传统WOLED依赖透明电极实现光输出，氧化铟锡（ITO）是主流选择。但ITO存在明显缺陷：铟元素稀缺且价格波动大，增加制造成本；其制备需高真空溅射工艺，能耗高且难以兼容柔性基板。虽有研究人员尝试用石墨烯、金属纳米线等替代，但要么导电性不足，要么需额外修饰步骤，规模化应用难度大。

其次，发光层设计复杂且颜色稳定性差。当前实现白光发射的主流方案，需将红、绿、蓝三种发光体通过多层堆叠或单层共混集成到器件中。这种多组分设计不仅要求精确控制各发光体浓度以平衡光谱，还会因不同发光体老化速率差异，导致器件使用中出现色温偏移、色坐标漂移。比如蓝光材料寿命较短，长期使用易 “偏黄”，严重影响显示与照明质量。

最后，光子利用效率与结构兼容性存在矛盾。为提升性能，研究人员常引入光子晶体、分布式布拉格反射镜（DBR）等光子结构优化光输出，但这些结构要么制备工艺复杂（如DBR需多轮镀膜），要么仅兼容多组分发光层，还易导致器件效率骤降。此前该团队曾用DBR实现单组分WOLED，外量子效率却不足0.1%，远无法满足实际应用需求。

创新设计破局，重构WOLED技术逻辑

为解决传统WOLED的固有缺陷，研究团队提出 “单发光体 + 铝微腔” 的极简设计思路，通过精准调控微腔模式与表面等离激元极化子（SPP）模式，将单一蓝色发光体的发射光谱拓宽至白光范围，核心创新点有三：

其一，精选单组分发光层材料 DMAC-DPS。该材料具有其三大明显优势：具备高效TADF特性，内量子效率（IQE）接近100%，三线态激子可通过反向系间窜越（RISC）转化为单线态辐射发光，为高效白光输出奠定基础；光致发光（PL）光谱覆盖420-650 nm，主峰位于488nm，550-650 nm区间有天然弱发射尾，经微腔调控可增强绿光、红光成分，无需额外引入其他发光体；此前研究证实，基于DMAC-DPS的蓝光OLED外量子效率接近20%，性能稳定，为单组分白光转化提供可靠 “基底”。

其二，创新铝微腔结构替代ITO。研究团队摒弃传统透明电极设计，采用全铝电极构建平面微腔，器件结构（从下至上）为：基板/Al（70 nm，底电极/反射镜）/MoO₃（5nm，空穴注入层）/mCP（40nm，空穴传输层）/DMAC-DPS（可变厚度，发光层）/DPEPO（50 nm，电子传输层）/LiF（1 nm，电子注入层）/Al（15 nm，顶电极/漏光反射镜）。70 nm厚的Al底电极反射率超90%，既作阳极传输空穴，又与顶镜形成微腔，无需额外制备反射层；15 nm 厚的超薄Al顶电极，既作阴极传输电子，又充当“半透明反射镜”，允许部分光透出的同时与底镜形成光学微腔。这种设计摆脱ITO依赖，且Al材料成本低、制备工艺成熟，大幅降低产业化门槛。改变DMAC-DPS厚度，可实现微腔模式精准调控，当该厚度从55 nm增至85nm，微腔共振波长向红光偏移，发射色温从3790K（暖白光）调至 5050K（冷白光），无需改变材料组成，仅调整单一膜层厚度，工艺简化。

其三，SPP与微腔协同提升性能。超薄Al顶电极与相邻介电层（DPEPO）界面激发的表面等离激元极化子（SPP）模式，可增强发光层辐射速率，减少能量向倏逝波通道的损耗。光学模拟显示，SPP在450 nm附近形成增强峰，微腔模式在600-650nm形成增强肩峰，二者叠加使DMAC-DPS整体辐射速率提升1.16-1.8倍；微腔模式像 “滤波器”，抑制过强蓝光成分（488 nm主峰），增强绿光（520 nm）、红光（600 nm）成分，将蓝光光谱拓宽为连续白光光谱。如厚度=55nm时，器件发射暖白光，半高宽（FWHM）达90 nm，CIE坐标为 (0.42, 0.49)；厚度=75 nm时，发射冷白光，FWHM扩大至190 nm，CIE坐标为 (0.38, 0.46)，完全覆盖可见光范围。

性能与应用前景

该单组分WOLED虽设计极简，却展现出优异综合性能。优化后的暖白光器件（厚度=55 nm）外量子效率达4.7%，功率效率为6 lm/W（100 cd/m²亮度下），远超此前单组分方案；最大亮度达1580 cd/m²，满足室内照明、显示器背光等场景需求；色温在3790-5050K间连续可调，无需更换发光材料。不过，器件效率随厚度增加而下降（冷白光器件EQE约1%），因发光层增厚导致电荷输运不平衡，优化空穴/电子传输层厚度可解决，未来效率提升空间大。

稳定性方面，传统多组分WOLED常因电压变化出现色温漂移，而该单组分器件驱动电压从6V增至10V时，暖白光器件发射光谱几乎无变化，CIE坐标偏移小于0.01；在±40°主流观测角度范围内，发射光谱偏移小于1%，色温变化小于300K，暖白光器件在0°与40°时，CIE 坐标变化仅为Δx≈2.38%、Δy≈2.04%，满足显示器件角度色偏要求。寿命测试中，暖白光器件在200 cd/m²初始亮度下半衰期（LT50）为3分钟，短于传统蓝光OLED（9分钟），但主要受DMAC-DPS材料稳定性限制，更换更稳定的TADF发光体后寿命可大幅提升。

应用前景上，该器件在照明领域可降低制造成本，适合大规模生产室内照明面板、智能灯具，色温可调特性适配不同场景；在显示领域，顶发射结构与高角度稳定性适合显示器背光，还可拓展至折叠屏、可穿戴设备等柔性显示场景；在特种领域，可用于AR/VR设备微型显示器、手术室冷光照明等。