发光建模
本篇说明如何把 OLED、QLED 和 PeLED 的发光层建成膜系中的偶极光源，并介绍发光仿真的模型输入、发光探测器和主要结果页面。你将了解发光层、发光体、器件结构与结果页之间的关系，并知道如何开始一次发光仿真。
模型输入与结果量
Emission 与传播仿真共用 Structure 中的层序、膜厚和光学常数。内部光源由 EML 和 Emitter 定义，不使用传播仿真的入射光谱、入射角或偏振参数。
| 物理对象 | 软件设置 | 关键输入 |
|---|---|---|
| 层状光学环境 | Structure | 上下环境介质、层序、膜厚、复折射率、相干性 |
| 发光层 | 目标层的 Emis. | 包含辐射源的 EML |
| 发光体 | EML 中的 Emitter | 发射光谱、偶极取向、位置与分布、本征量子效率、转换效率、寿命 |
| 结构变量 | Sweep 或优化器 | 电极厚度、传输层厚度、发光体位置等 |
三个发光探测器提供互相补充的结果：
| 探测器 | 结果页 | 主要用途 |
|---|---|---|
Intensity | Intensity、Normalized Spectrum、Normalized Angular Distribution、Intensity Color | 出射光谱、角度分布、角度色偏和 CIE 色坐标 |
Mode | Mode、Emission | TOC、BOC、SUB、ABS、WVG、EVA、NRA 模式占比，以及 Purcell 因子、有效量子效率和寿命 |
Power Dissipation | Power Dissipation | 功率随面内波矢的分布，用于定位可传播光、波导峰和高波矢 SPP/倏逝特征 |
Mode 中 TOC、LEE、EQE、有效量子效率与非辐射份额的定义和换算关系，见发光物理：出光效率与非辐射份额。下面案例把有效量子效率和转换效率均设为 100%，因此案例中的 TOC、LEE 与 EQE 数值相同。案例：Ag 顶电极改变顶发射 OLED 的微腔响应
在 案例库 加载 顶发射 OLED。预设使用 Alq3 合成绿光谱、各向同性偶极子和 EML 中心位置；Intensity 覆盖 450–650 nm 与 0–80°，Mode 在本次对比中取 530 nm。结构如下图。
Al 底电极构成高反射镜，半透明 Ag 顶电极同时承担出光和上反射镜作用。以下两次真实运行只把 Ag 厚度改为 10 nm 与 30 nm；BPhen 30 nm、Alq3 EML 40 nm、NPB 40 nm 和 Al 100 nm 保持不变。这组对比隔离了顶电极透射、反射相位和金属吸收的共同影响。
出射光谱
10 nm Ag 时，法向光谱峰位为 555 nm；按半高交点线性插值得到的法向半高全宽约为 87 nm。峰位随出射角增大向短波移动，表现为较宽、角度依赖明显的微腔光谱。
30 nm Ag 时，法向峰位移到 525 nm，法向半高全宽收窄到约 29 nm。较厚 Ag 提高了上反射镜作用，微腔的波长选择性显著增强；图中的不同角度峰位仍保持明显分离，因此窄谱伴随更强的角度色移。
角度分布
在 530 nm，10 nm Ag 的最大强度位于约 40°。以该波长最大值归一化后，0°、30°、60° 和 80° 的强度分别约为 0.84、0.96、0.68 和 0.08；主瓣较宽并偏离法线。
30 nm Ag 把 530 nm 主瓣转到 0°。同样归一化后，30°、60° 和 80° 的强度降到约 0.36、0.05 和 0.007，出光集中到更窄的法向角域。光谱与角度图共同显示了微腔共振条件对波长和传播角的联合选择。
LEE、EQE 与损耗分配
10 nm Ag 在 530 nm 的 TOC 为 27.41%，金属与材料吸收为 15.96%，波导通道为 17.47%，倏逝通道为 39.16%。该预设的有效量子效率和转换效率均为 100%，所以此处的 LEE 与 EQE 均为 27.41%。
30 nm Ag 的 TOC 降到 20.18%，吸收升到 33.12%，倏逝通道升到 45.83%，波导通道降到 0.87%。厚电极产生了更窄、更接近法向的 530 nm 发光，却没有提高积分出光效率；增加的金属吸收和倏逝耦合抵消了方向性增强。这个结果说明，光谱峰值或主瓣变窄不能单独作为器件效率优化指标，必须与 Mode 的积分功率预算同时检查。
后续可以扫描 Ag 厚度、NPB 厚度或发光体位置，分别研究上反射镜、腔长和偶极—金属距离。参数扫描的设置见 扫描发光，发光体与探测器字段见 发光体设置 和 发光探测器。
OLED / QLED 光学分析参考
以下论文展示了结构、偶极源、光谱/角度结果与模式损耗之间的完整对应关系：
| 论文 | 器件 | 可借鉴的分析 |
|---|---|---|
| Nowy et al., J. Appl. Phys. 104, 123109 (2008) | OLED | 分离出光、衬底、波导和表面等离子体损耗，并比较发光体量子效率与器件结构 |
| Furno et al., Phys. Rev. B 85, 115205 (2012) | OLED | 联合分析 Purcell 调制、辐射速率、模式功率和实验数据 |
| Salehi et al., Adv. Funct. Mater. 29, 1808803 (2019) | OLED 综述 | 系统整理偶极取向、微腔、内部模式和取光结构 |
| Zhu, Luo & Wu, Opt. Express 22, A1783 (2014) | QLED | 同时计算取光效率、光谱、角分布与色偏，并讨论 QD 器件的高折射率损耗 |
| Li et al., Nature Communications 15, 5161 (2024) | 顶发射 QLED | 把单模微腔与角分辨光谱、角度色偏和出光效率放在同一设计中分析 |
| Jin et al., npj Flexible Electronics 6, 35 (2022) | QLED | 讨论 EQE、角分布和测量口径对仿真—实验比较的影响 |
阅读这类论文时，应核对发光体位置和取向、复折射率数据、光谱与角度采样范围、模式积分边界，以及仿真量与实验测量口径是否一致。