A 部分：OLED 仿真 - 快速开始

1. OLED 仿真的概述

有机发光二极管（OLED）是现代显示与照明技术的核心。 它们通过从电极向有机层注入电荷载流子，在有机层中复合 并通过电致发光产生光。在 OghmaNano 中，OLED 仿真将本手册其他部分描述的 drift–diffusion 模型与光学模型结合起来，以模拟光如何从器件中 传播并出射。

在本教程中，我们将探索 OghmaNano 中两个现成的 OLED 示例。 理解 OLED 需要同时进行电学与光学分析。为说明这一点，其中一个示例 聚焦于transfer matrix method（TMM），它特别适用于 平滑的分层结构，例如蒸镀 OLED。该方法支持对光学出耦进行细致研究， 并计算 L–I–V 曲线、电压–EQE 依赖关系以及 EQE 光谱。 第二个示例采用光线追踪方法，更适用于 表面粗糙或嵌入微透镜的器件，使你能够考察光如何随角度 向外界发射。

这些技术结合起来为 OLED 设计与优化提供了强有力的工具——尤其适用于 显示应用，在这类应用中颜色的视角依赖性起关键作用。

2. 光学发射

OLED 设计的一个关键方面是理解内部产生的光中有多少 实际逃逸出器件。大多数光子损失到波导或等离激元模中，只有一部分到达 外部世界。这正是 transfer matrix method（TMM） 的价值所在：它允许 我们预测薄膜堆叠内部的干涉如何重新分配发射，以及层厚度 或折射率的变化如何改变出耦光的比例。先运行一次 TMM 仿真， 我们就能获得关于器件光学效率以及分层 微腔作用的关键洞见——因此这是 OLED 设计的合理起点。

要探索这一点，在 新建模拟 窗口中双击 OLED（TMM） 示例仿真。这将加载 ?? 所示的主界面，其中显示了 3D 器件堆叠与编辑面板。

要访问光学工具，请切换到 Optical 功能区（??）并点击 Optical outcoupling 按钮。这将打开 Optical outcoupling 工具，如 ?? 所示。

要开始计算，点击 Play 按钮。仿真将计算发射光子的空间与光谱分布，最终窗口应类似于 ??，该图绘制了 Escape probability 随波长与器件内部位置的变化。该图显示逃逸概率随波长（纵轴）与 OLED 堆叠内部深度（横轴）的变化。亮红色区域表示光子更可能逃逸到外部的波长与位置组合，而深蓝色背景对应被困光。交替条纹反映了前向与后向传播波之间的干涉，揭示了微腔如何重新分配发射。这类图直接指导哪些层厚与发射波长有利于实现高效出耦。

与光学 transfer matrix 计算相结合的电学仿真

现在你已经用 Transfer Matrix Method（TMM）探索了光学出耦，你可以将其与 drift–diffusion 建模结合，以理解 OLED 的发光如何随电流与电压变化。 在这些耦合仿真中，drift–diffusion 计算得到的 复合分布 作为 发射源，并耦合进光学出耦模型。 仿真首先执行一次光学出耦计算（如上所述），随后运行标准的 电学 drift–diffusion 仿真以生成电流–电压（JV）响应。 用户应返回主界面并按下 Run simulation 按钮（▶）以启动完整计算。 耦合电–光仿真的结果写入 Output 选项卡，并如 ?? 所示。

仿真会向 Output 选项卡写入若干输出文件。 这些文件包含耦合光学与电学 OLED 仿真的关键数值结果，可用于 进一步分析或绘图。 最重要的文件在下文中描述，见 表 7.1。

耦合电–光 OLED 仿真的关键输出特性如 ?? 与 ?? 所示。 电流密度–光通量曲线（jl.csv）展示了发射光学功率如何随 驱动电流增加而上升，并在载流子复合变得高效后呈现典型的非线性增长。 电压–EQE 曲线（v_eqe.csv）揭示了外量子效率在 点亮电压以上迅速上升，反映了从低水平漏电流到辐射复合主导 器件输出的转变。

输出文件夹中的 snapshots 目录包含每个仿真步的模型详细电学输出 （见 ??）。 这些文件中包含 eqe.csv，用于存储计算得到的外量子效率（EQE）光谱， 其为施加电压的函数。 EQE 光谱会随电压演化，因为器件内部的复合分布会发生变化： 腔体的不同区域对发射的贡献不同，并且每个区域对特定波长的出耦具有 不同的效率。 因此，外部观测到的整体光谱会随偏置变化而发生变化。 使用结果查看器中的滑块来探索 EQE 光谱如何随电压变化。