研究目的
将可见光通信(VLC)的运行范围扩展至近红外(NIR)区域,以克服可见光在非透明介质中穿透深度不足的问题,并展示一种采用高效远红光/近红外聚合物发光二极管(OLED)的实时VLC系统,用于物联网和生物传感应用。
研究成果
该研究成功展示了具有高外量子效率的远红光/近红外有机发光二极管(OLED),并将其集成至实时可见光通信(VLC)系统中,实现了溶液法制备OLED前所未有的数据传输速率。这一突破为物联网和生物传感应用开辟了新途径,充分发挥了有机半导体的独特优势。
研究不足
该研究的局限性在于有机发光二极管(OLED)的调制带宽相对无机发光二极管较低,这限制了可实现的最大数据传输速率。此外,高电流下的效率衰减以及为避免聚集猝灭而需保持低掺杂浓度的技术难题,均有待优化。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用π扩展二酮吡咯并吡咯染料(eDPP)与聚(9,9-二辛基芴-alt-苯并噻二唑)(F8BT)电荷传输基质共混,设计并表征了近红外OLED器件。将这些OLED集成至实时可见光通信系统进行性能评估。
2:样品选择与数据来源:
通过合成eDPP染料并与F8BT以不同浓度共混来优化OLED性能,对混合材料进行了光学与电学特性测试。
3:实验设备与材料清单:
设备包括用于电学表征的Keithley 2400源表、用于光致发光测量的Andor Shamrock SR-163光谱仪,以及用于可见光通信实验的ThorLabs PDA36A-2硅探测器。材料包含ITO衬底、PEDOT:PSS、F8BT、eDPP及Ca/Al阴极。
4:实验流程与操作步骤:
通过旋涂法在ITO衬底上制备活性层后热蒸镀阴极完成OLED器件制作,随后进行封装及光电特性表征??杉馔ㄐ畔低巢捎梅讲ǖ髦芆LED并测量数据传输速率。
5:数据分析方法:
运用时间分辨光谱、电流-电压-亮度测量及误码率分析评估OLED器件与可见光通信链路的性能。
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Tektronix AWG70002 arbitrary waveform generator
AWG70002
Tektronix
Used for generating square waves for bandwidth characterization.
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Tektronix MSO70804C oscilloscope
MSO70804C
Tektronix
Used for digitizing signals in the bandwidth characterization setup.
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Keithley 2400 source meter
2400
Keithley
Used for voltage supply and current measurement in OLED characterization.
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Andor Shamrock SR-163 spectrograph
SR-163
Andor
Used for collecting photoluminescence spectra.
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ThorLabs PDA36A-2 silicon detector
PDA36A-2
ThorLabs
Used for detecting optical signals in the VLC setup.
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Agilent 8453 UV-Vis spectrometer
8453
Agilent
Used for measuring absorption spectra.
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Edinburgh instruments LifeSpec II
LifeSpec II
Edinburgh instruments
Used for time-resolved fluorescence measurements.
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PicoQuant TimeHarp-100
TimeHarp-100
PicoQuant
Used for measuring EL transients.
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PicoQuant NanoHarp-250
NanoHarp-250
PicoQuant
Used for measuring EL transients.
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Texas Instruments THS2302
THS2302
Texas Instruments
Used for amplifying signals in the bandwidth characterization setup.
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National Instruments USRP-2953R
USRP-2953R
National Instruments
Used for generating pseudo-random binary sequences in the VLC setup.
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National Instruments USRP-2943
USRP-2943
National Instruments
Used for digitizing signals in the VLC setup.
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Ettus Research LFTX digital-to-analogue converter
LFTX
Ettus Research
Used for converting digital signals to analogue in the VLC setup.
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Ettus Research LFRX analogue-to-digital converter
LFRX
Ettus Research
Used for converting analogue signals to digital in the VLC setup.
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