2024年9月14日，深圳大學(xué)楊楚羅教授團隊在國際學(xué)術(shù)界著名的綜合性期刊NatureCommunications（《自然·通訊》）上發(fā)表題為“Harmonization of rapid triplet up-conversion and singlet radiation enablesefficient and stable white OLEDs”（協(xié)調(diào)三線態(tài)上轉(zhuǎn)換和單線態(tài)輻射獲得高效且穩(wěn)定的白光有機發(fā)光二極管）的研究論文。論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-52401-7。
白光有機發(fā)光二極管（WOLEDs）作為新型顯示和照明技術(shù)，已受到學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注?；跓峄罨舆t熒光（TADF）材料的WOLEDs，在實現(xiàn)高功率效率的同時，無需引入貴金屬，具有環(huán)保和成本低的優(yōu)勢，具有巨大的應(yīng)用前景。然而相應(yīng)的器件穩(wěn)定性一直制約著TADF材料在WOLEDs中的應(yīng)用與發(fā)展。如何在保持高效率的同時，提升器件的穩(wěn)定性，是目前WOLEDs實現(xiàn)商業(yè)化面臨的主要挑戰(zhàn)。
近期，深圳大學(xué)楊楚羅教授團隊針對這一難題，提出了一種“協(xié)調(diào)三線態(tài)上轉(zhuǎn)換和單線態(tài)輻射”的策略，通過巧妙地利用給-受體（D-A）型TADF材料和多重共振TADF（MR-TADF）材料的特點，構(gòu)建了高效且穩(wěn)定的WOLEDs。具體來說，具有快速反向系間竄越速率（kRISC）的D-A型TADF材料可以高效地將三線態(tài)激子上轉(zhuǎn)換到單線態(tài)，一部分單線態(tài)激子通過輻射躍遷產(chǎn)生藍光發(fā)射，剩余的激子迅速通過F?rster能量轉(zhuǎn)移（FET）到黃光MR-TADF材料的單線態(tài)。隨后，利用黃光MR-TADF材料較高的輻射躍遷速率（kr），產(chǎn)生高效的黃光發(fā)射。利用這一策略制備白光器件，最大外量子效率（EQE）可達39%，最大功率效率為190 lm/W，器件穩(wěn)定性較對比器件提升4.5倍，在初始亮度為1000 cd m-2時，LT80（亮度衰減到初始亮度80%的時間）達到446h?；谠摬呗裕覀冞M一步擴展到其他材料組合，以提升白光的色彩質(zhì)量。以mMDBA-DI和MR-O分別作為藍光和黃光組分，實現(xiàn)了色坐標為（0.33.0.34）的標準白光發(fā)射，顯色指數(shù)CRI接近70，且最大EQE為35.8%，在改善白光色彩質(zhì)量的同時，仍然保持了較高的器件效率。這些結(jié)果說明了我們設(shè)計策略的普適性，展示了在商業(yè)化的白光OLED技術(shù)上的應(yīng)用前景。
Fig. 1 | Design strategy.Schematic representation of the strategy developed in this work:employing D-AtypeTADF materials (lower left) with rapidkRISCastheblue emitter and MR-TADF materials (lower right) with fastkras the yellow emitter. B, Y, D, A,kRISC,kISC, andkrrefer to blue emitter, yellow emitter, donor, acceptor,reverse intersystem crossing rate, intersystem crossing rate, and radiative decay rate, respectively.
NatureCommunications（《自然·通訊》）最新影響因子為14.7，屬于中科院一區(qū)期刊。深圳大學(xué)光學(xué)工程專業(yè)博士生黃曼莉為本研究工作的唯一第一作者，深圳大學(xué)材料學(xué)院楊楚羅教授為唯一通訊作者，深圳大學(xué)為唯一通訊單位。該研究得到了國家自然科學(xué)基金委重點項目、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金、深圳市科技創(chuàng)新局、深圳大學(xué)登峰團隊項目的資助。
