采用传输矩阵法对有机电致发光器件（OLED)、微腔有机电致发光器件（MOLED)和耦合微腔有机电致发光器件（CMC)的电致发光光谱（EL)进行了模拟计算。OLED、MOLED和CMC的结构分别为glass/ITO（134 nm)/NPB（74 nm)/Alq3（62 nm)/Al、glass/DBR/ITO（134 nm)/NPB（74 nm)/Alq3（62 nm)/Al和glass/DBR1/filler/DBR2/ITO（134 nm)/NPB（74 nm)/Alq3（62 nm)/Al。通过模拟计算发现: OLED光谱呈宽带发射, 主峰峰值位于561 nm, 肩峰峰值位于495 nm; MOLED光谱呈单峰窄带发射, 峰值位于534 nm; CMC光谱呈双峰窄带发射, 峰值分别位于520 nm和556 nm。MOLED光谱的色纯度最高; OLED与MOLED的光谱积分面积基本相同; CMC的光谱积分面积是OLED或MOLED的1.1倍, 发光效率最高。结果表明, 采用双耦合微腔结构可有效提高OLED的发光效率, 改善发光的色纯度。

使用典型绿色磷光材料Ir(ppy)3作为发光层，DBR 和金属Al作为微腔的一对反射镜，制备了结构为Glass/DBR/ITO/MoO3(1 nm)/TcTa(40 nm)/CBP:Ir(ppy)3(40 nm,6%)/TPBI(47 nm)/LiF(1 nm)/Al(80 nm)的绿色磷光微腔有机电致发光器件(MOLED)，同时制作了无腔对比OLED 器件，研究微腔结构对器件发光性能的影响。发现OLED 的电致发光谱(EL)的峰值是510 nm,半峰全宽(FWHM)为70 nm,MOLED 的峰值是514 nm,FWHM 为35 nm，比OLED 窄化了1/2，MOLED的最大亮度、最大电流效率分别为143000 cd/m2和64.4 cd/A，OLED 的最大亮度、最大电流效率分别为103000 cd/m2和41.6 cd/A；测试并计算了器件的外量子效率(EQE)，MOLED 和OLED 的最大EQE 分别为18.6%和14.3%。结果表明，微腔器件发光性能比无腔器件得到了很大的改善。

为了分析微腔有机电致发光器件(MOLED)发光的角度依赖性,根据微腔计算公式,采用传输矩阵法进行了模拟计算,并进行了实验验证.所设计器件的结构为Glass/DBR/ITO(58 nm)/NPB(46 nm)/DPVBi(20 nm)/Alq3(56 nm)/LiF(1 nm )/Al(150 nm).由实验得到的电致发光(EL)谱可以观察到：随着探测角度的加大,发光峰蓝移、强度减小.与模拟得出的不同观测角度下的反射谱进行比较,发现透射峰值与EL峰值相对应.模拟分析发现,这是由于观测角不同,微腔两个反射镜的S和P偏振的反射率及反射相移不同,同时腔内光学厚度发生变化,即微腔长度变化共同作用所导致.

制备了结构为 G/DBR /ITO /MoO3(1 nm)/TcTa(55 nm )/CBP∶Ir(piq)2acac(44 nm,6%)/TPBI(55 nm)/LiF(1 nm)/Al(80 nm)的红色磷光微腔有机电致发光器件(MOLED), 同时制作了无腔对比器件OLED, 研究微腔结构对磷光器件发光性能的影响。研究发现, OLED的电致发光(EL)峰值为626 nm,半高全宽(FWHM)为92 nm;MOLED的发光峰值为628 nm, FWHM为42 nm, 窄化了1/2。 MOLED的最大亮度、最大电流效率、最大外量子效率(EQE)分别为121 000 cd/m2、27.8 cd/A和28.4%, OLED的最大亮度、最大电流效率、最大EQE分别为54 500 cd/m2 、13.1 cd/A和16.6%。结果表明, 微腔器件的发光性能与无腔器件相比得到了较大幅度的提升。

设计中心波长为520 nm, 改变有机层厚度, 即空穴传输层NPB和发光层Alq3的厚度, 分别由10 nm逐渐增加至100 nm, 器件的总体厚度也随着改变, 分别计算模拟出有机电致发光器件(OLED)和微腔有机电致发光器件(MOLED)的电致发光谱(EL), 并对光谱的积分强度、 峰值强度、 半峰全宽、 峰值位置的三维分布图进行比较分析。 综合考虑光谱的峰值位置(中心波长)、 最大的峰值强度和积分强度(与亮度、 效率相关)、 最小半峰全宽(色纯度高)进行合理的设计, 可以找到最佳厚度。 发现: NPB和Alq3的厚度分别为70和62 nm时, 器件性能最佳, 并且微腔器件的结果尤为明显。 结果表明, 通过模拟计算, 可以深入探索MOLED和OLED发光特性, 设计出合理的器件结构。

微腔的谐振腔长度直接影响微腔有机电致发光器件(MOLED）的发光特性, 根据微腔器件的相关计算公式运用传输矩阵法, 分别对微腔长度Ｌ＝λ／２和Ｌ＝λ(λ: 中心波长)时, 在微腔内不同位置激子复合发光的电致发光谱(EL）进行模拟计算和比较。 发现: 微腔长度为Ｌ＝λ／２时, 峰值均为520 nm, 半峰全宽均为17 nm, 激子处在微腔的中心位置时, 峰值强度和积分强度均为最大。 Ｌ＝λ时, 激子在腔内不同位置时, 峰值均为520 nm, 半峰全宽均12 nm, 在腔的中心区域时, 与Ｌ＝λ／２时正好相反, 峰值强度和积分强度最小。 分析后判断是因为两种长度的微腔内电场强度分布不同, 激子位于腔内电场的最大值处发光性能最好。 说明要制作出高效率的MOLED, 要区别不同谐振腔长度, 并使激子处于腔内电场最大处。

根据微腔原理运用传输矩阵法对构成微腔有机电致发光器件(MOLED)谐振腔的两个反射镜进行模拟计算并比较, 可观察到：随金属反射镜的反射率增大, 微腔器件的电致发光(PL)谱的半峰全宽(FWHM)逐渐窄化; 峰值逐渐蓝移至设计的谐振峰值520 nm处; 峰值强度和光谱积分强度逐渐增强。结果表明：金属反射镜反射率越大越好。随DBR反射镜的周期数从1增加到9, EL的峰值均为 520 nm, 半峰全宽逐渐窄化, 积分强度逐渐减弱; 峰值强度由弱增强再减弱, 4个周期时峰值强度最大, 所以设计微腔器件时, DBR的周期是一项很重要的参数。DBR反射率太大不利于出光, 太小微腔效应小。需要根据制作目的和需要进行合理选择。

设计并制作了三个不同厚度的红色有机微腔电致发光器件,器件结构是:Glass/DBR/ITO(厚度分别为150,182,196 nm)/NPB(82 nm)/DCM-Alq3(71 nm)/Mg-Ag(70 nm)。实验结果表明,随着氧化铟锡(ITO)的厚度增加,导致整个微腔器件的腔长度增加,器件的谐振模式(发光峰值)改变,由604 nm红移到640 nm最后到656 nm。CIE色坐标由(0.52,0.48)变至(0.61,0.37)至(0.61,0.38),色纯度逐渐提高。性能较好的是ITO厚度为150 nm的微腔器件,中心波长位于604 nm处,最大亮度达到32008 cd/m2,最大电流效率为3.15 cd/A。这表明ITO厚度对微腔有机电致发光器件的发光性能有着很大影响。

微腔有机电致发光器件(MOLED)的发光特性直接与微腔的结构相关，可以根据微腔器件的相关计算公式，运用传输矩阵法对MOLED进行模拟设计。本文对微腔总长度L=λ／2(λ：中心波长)不变情况下，激子在微腔内不同位置复合发光的电致发光(EL)光谱性能进行模拟并比较。结果表明：发光谱的峰值都在所设计的中心波长520 nm处，半峰全宽(ＦＷ(Ｍ)都是17 nm，激子处在微腔的中心区域时，峰值强度和积分强度都是最大，这是因为激子此时位于腔内电场的最大值处，偏离此处的两侧逐渐变小。以上结果表明：要制作出高效率的MOLED，必须使激子处于微腔内的最佳位置处。

用一种宽谱带材料Alq3作为发光层，设计并制作白色有机微腔电致发光器件。器件结构：Glass/DBR/ITO(194 nm)/NPB(93 nm) /Alq3(49 nm)/MgAg(150 nm)，得到了位于蓝(488 nm)和红(612 nm)光区域的两个腔发射模式，并通过颜色匹配获得了白光。器件的最大电致发光亮度16 435 cd/m2，最大效率11.1 cd/A，典型亮度值100 cd/m2时的发光效率、电压、电流密度分别是9 cd/A，6 V和1.2 mA/cm2，CIE 色坐标为(0.32, 0.34)。在不同的驱动电压下，器件的发光颜色稳定，说明了微腔是一种制作白光OLED的有效结构。