[发明专利]电磁辐射的发射和所发射的电磁辐射的特性控制

说明书

本发明涉及一种用于发射电磁辐射的装置。该装置包括第一电极、第二电极和从第一电极延伸到第二电极的激子复合层。该装置配置用于通过改变第一电极和第二电极之间的电场来重新定位激子复合层中的复合区，或通过透明基板发射电磁辐射。

技术领域

本发明涉及电磁辐射的发射和所发射的电磁辐射的特性的控制。本发明尤其涉及由电子激发引发的电磁辐射，其中电磁辐射的特性(例如波谱、方向性、偏振等)由一个或多个(纳米级)光学天线控制。

背景技术

电磁辐射，例如光的发射可以通过将电子和空穴注入激子材料中来实现，其中电子和空穴形成在复合时发射电磁辐射的激子。电磁辐射的特性可以通过如Huang,K.,Seo,M.,Huo,Y.等人的《用于控制电致发光的天线电极(Antenna electrodes for controllingelectroluminescence)》，Nat Commun 3,1005(2012)说明的光学天线来控制。

发明内容

本发明涉及用于发射电磁辐射的装置和控制电磁辐射特性的方法。

根据本发明的第一装置包括第一电极、第二电极和从第一电极延伸到第二电极的激子复合层。该装置配置用于通过改变第一电极和第二电极之间的电场来重新定位激子复合层中的复合区。

在这一点上，贯穿说明书和权利要求书所使用的术语“第一电极”和“第二电极”尤其指的是在装置的运行期间电势不同的导电结构。电势差可能导致电荷载流子(空穴和电子)注入激子复合层。电极可以由各种导电材料制成，例如铝、铜、银、金、铂等，并且可以在尺寸和/或形状上不同。

贯穿说明书和权利要求书所使用的术语“激子复合层”尤其是指包含激子材料的层，例如有机半导体材料，如酞菁锌(ZnPc)。激子复合层可以具有恒定的厚度并且可以沉积在基板上。此外，贯穿说明书和权利要求书所使用的术语“复合区”尤其指的是激子复合层的一部分，其中由电荷载流子形成的激子(由电极注入)复合。

该装置可以配置用于通过反转第一和第二电极的极性来重新定位复合区。

例如，激子复合层中空穴和电子的迁移率可能显著不同，这可能导致复合区从电极之间的中心向注入迁移率较低的电荷载流子的电极移动。类似地，空穴和电子注入激子复合层的速率(在可比的条件下)可能显著不同，这可能导致复合区从中心移向(最初)注入较少电荷载流子的电极。

复合区与每个电极之间的距离因此可取决于电荷载流子的迁移率和/或可注入性的差异。相应地，改变空穴或电子的迁移率和/或可注入性可以允许重新定位复合区。同样，通过反转第一和第二电极的极性，复合区可以朝向注入具有相对较低迁移率和/或可注入性的电荷载流子的电极重新定位。

如果重新定位的复合区耦合到第一电极，则第一电极可以引起第一电磁辐射波谱，如果重新定位的复合区耦合到第二电极，则第二电极可以引起第二电磁辐射波谱，其中第一波谱和第二波谱不同。

在这点上，贯穿说明书和权利要求书所使用的“复合区与[一个]电极耦合”的表述尤其指的是复合发生在电极附近并且电极影响由复合引起的电磁辐射的特性(例如波谱、方向性等)的情况。

电极可以具有(有意地)使其像天线一样起作用的(特殊)形状，即可以有效地发射电磁波(例如，特定波长的光子)的结构。

如果重新定位的复合区耦合到第一电极，则第一电极可以被配置为用作第一光学天线，并且如果重新定位的复合区耦合到第二电极，则第二电极可以被配置为用作第二光学天线，其中第一天线和第二天线在形状和/或取向上不同。

如果激子复合发生在电极附近，则可能引起天线等离激元(plasmon)的共振激发，该等离激元有效地衰减为光子(从而充当光学天线)。

第一光学天线和第二光学天线可以在方向性和/或偏振(polarization)方面不同。