发光电化学电池，这一薄膜电致发光器件以其结构简洁、制备成本低及能实现大面积发光的特性而备受瞩目。其发光层仅需单层构造，并夹置于稳定阳极与阴极之间，基底材料的选择灵活多样，既可为硬质玻璃，亦可为柔性塑料或纺织品，这赋予了该电池广泛的应用前景，涵盖了照明、医疗保健和标牌等领域。
然而，发光电化学电池在追求高效率与高亮度设计过程中遭遇了一项重大挑战——“效率滚降”现象，即随着驱动电流密度的增加，其发光效率反而会下降。近日，一支科研团队在《Advanced Materials》期刊上发表重要研究成果，揭示了一种能够分离并量化主要效率损耗因子的方法，有效解决了这一难题，同时对输出耦合效率和激子淬灭进行了深入探究。
研究针对单线态激子发射的发光电化学电池p-n结掺杂结构，在不同驱动电流密度下的表现进行测量。实验发现，随着电流增长，p-n结的位置移动导致输出耦合效率发生改变，通过量化这一参数，研究人员进一步揭示激子淬灭随电流密度上升的变化规律。研究结果证实，高浓度的电化学掺杂条件下，发光电化学电池在较低驱动电流密度下会发生单线态-极化子淬灭，并且这种淬灭程度显著高于单线态-单线态淬灭，从而加剧了效率滚降问题。科研团队提出的设计策略包括采用脉冲电流驱动发光电化学电池以最大化外部量子效率，因为脉冲电流有助于抑制p-n结区域内的极化子浓度。此外，通过采用主客体发光材料构建主-客体发光电化学电池，可以有效降低激子极化子淬灭效应。
目前，论文第一张小英博士生（瑞典于默奥大学）与其导师路德维希·埃德曼教授（Ludvig Edman）共同主导了此项研究。他们计划未来探索p-n结宽度随电流密度变化的规律，这需要升级现有表征设备以精确获取p-n结区域的峰位和宽度，并进行更复杂的模型分析和数据分析。同时，他们也计划尝试用脉冲电流驱动发光电化学电池，验证是否可通过抑制极化子浓度来提升外量子效率。
值得一提的是，张小英凭借其坚韧不拔的求学精神和科研热情，在山西大学本科毕业后，通过优才项目赴瑞典于默奥大学交流一年，并在此深造完成了硕士和博士学业。尽管异国求学充满挑战，尤其是在面对高级激光系统和技术等艰涩课程时，她凭借积极的态度和不懈的努力，不仅赢得了教授的认可与支持，还积累了丰富的研究经验。如今，她在Optics Letters、Advanced Materials等国际知名期刊上发表了多篇一作和二作论文，成果斐然。
此次科研团队在发光电化学电池效率滚降问题上的破解，无疑将有力推动该领域内新型高效、高亮度器件的设计与研发进程，开启一个崭新的应用时代。
