Bumblebee – OLED/OFET 器件模拟平台

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通过输入分子材料微观性质,建立分子材料堆叠为像素的三维模型,使用三维动力学蒙特卡洛方法,模拟堆叠结构中的电流-电压性质、激子的各向随机传输以及转化为激发态发光的电学过程,及电荷载流子如何在OLED层内移动,得到像素发光颜色、效率、寿命等特性,研究器件随时间的退化。

模拟分子材料层层堆叠为像素后的发光特性

它有助于研究人员了解缺陷如何形成、材料如何老化以,这对提高器件效率和寿命至关重要。Bumblebee能够大幅度降低 OLED/OFET 器件研发成本和上市时间。

Bumblebee 早期主要以云服务的形式为全球主要 OLED 生产商服务。2024 年 SCM 公司完成对 Bumblebee 的收购,考虑中国中国对跨国云服务安全性的重视,因此改版为软件服务,软件部署于用户本地进行模拟。作为 SCM 中国唯一合作伙伴,费米科技负责 Bumblebee 在中国市场的相关事务。

OLED/OFET 器件堆叠结构设计的重要性

  • 器件的行为、性能、寿命不仅仅受材料影响,也直接受堆叠结构本身的影响,如果不提堆叠结构,就不可能说一种材料比另一种材料好
    • 没有一种完美的材料能在所有情况下都起作用
    • 一种材料在一个堆栈中表现很好,在另一个堆栈上表现很差
    • 通过模拟,能预测、帮助改进特定堆栈所需的材料特性
  • 堆叠设计可以帮助减少器件的缺点
    • 材料一般并不完美,堆叠设计可以帮助最大限度地减少某些损失
    • 可针对特定应用(例如,显示器、照明、汽车等)优化器件
  • 堆叠设计需要满足:
    • 高效
    • 对某些参数(例如生成过程中的必然存在的微小变化)不太敏感
激子、载流子在不同堆叠结构中的行为

Bumblebee 的优势

  • 三维蒙特卡洛方法模拟电学微观过程,比一维飘移扩散模型更准确
  • 与标准动力学蒙特卡罗实现相比,新算法将计算成本降低了 10-50 倍
  • 时间+三维结合,独特视角查看OLED器件的运行过程
  • 使用方便:基于网页的图形界面建模与输出

Bumblebee 的功能

  • Bumblebee 视频介绍(B站
  • Bumblebee 用户界面概览(B站
堆叠结构优化
  • 使用内置参数筛选和优化工具,优化器件堆栈结构
  • 模拟主客体分布、层界面、掺杂剂梯度、聚合物网络和其他复杂结构
  • 能够考虑分子无序和长程静电相互作用
光电特性
  • 模拟最先进的 OLED/OFET 材料,包括TADF发射体和超荧光
  • 光电过程:Dexter、Förster激子传输,激子湮灭,极化子猝灭,三重态捕获、激基复合物、振动耦合、效率滚降发光寿命
  • 色彩与强度的层间分布
  • 电流-电压曲线
  • 瞬态响应模拟、小信号分析和脉冲实验
光学功能
  • 光的外部耦合,用于光管理
Bumblebee 与 AMS 结合
  • 通过 AMS 模拟物理气相沉积生成真实的薄膜结构
  • 非晶无序化会导致分子特性的变化,例如能量态密度和跃迁偶极子排列,AMS能够模拟这些变化
  • 计算薄膜中所有分子的电离势IP、电子亲和力EA偶极矩等特性的分布,最终导入 Bumblebee 中,得到更准确结果
  • 通过第一性原理计算分子间的载流子迁移速率,作为 Bumblebee 输入
结合 AMS 软件专门的 OLED Deposition 工具模拟分子沉积,并计算偶极矩、激发能、载流子迁移特性

应用案例

载流子空间分布
生成激子空间分布
载流子、激子事件在堆叠层间的分布
各种电压下的激子事件分布
发光在层间的分布情况(实验与模拟对比Nat. Mater., 2013,12,652)
发光色彩与强度在层间的分布
堆叠形态对J-V曲线的影响
电压对单/三线态层间分布的影响
延迟荧光时间演化特性模拟 T Serevičius, et al. – J. Phys. Chem. C 121.15 (2017): 8515
内/外量子效率滚降
发光寿命与电压偏移预测

Bumblebee应用案例教程

基本使用

高阶教程

申请试用

目前只支持Linux系统(不支持WSL,但是WSL系统版本正在开发中,不久将发布)。登陆 https://www.scm.com/free-trial 如实填写资料并在第三页勾选Bumblebee模块:

 
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