近日，深圳大學(xué)材料學(xué)院楊楚羅教授團(tuán)隊(duì)在Nature Photonics（《自然·光子學(xué)》）上發(fā)表題為“Efficient selenium-integrated TADF OLEDs with reduced roll-off”（基于含硒熱活化延遲熒光材料的OLEDs）的研究論文。該研究工作揭示了重原子效應(yīng)與多重共振熱活化延遲熒光（TADF）性能之間的構(gòu)效關(guān)系。硒嵌入的多重共振熱活化延遲熒光材料可以實(shí)現(xiàn)高性能有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）器件。該策略有效解決了多重共振型TADF器件在高發(fā)光亮度下，發(fā)光效率嚴(yán)重降低的瓶頸問題，在高清顯示產(chǎn)業(yè)上具有應(yīng)用前景。
該項(xiàng)研究由深圳大學(xué)獨(dú)立完成。深圳大學(xué)材料學(xué)院特聘教授楊楚羅為通訊作者，深圳大學(xué)材料學(xué)院博士后胡宇軒和助理教授繆景生為本研究工作的共同第一作者。
OLED技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于中小尺寸手機(jī)屏等消費(fèi)電子品終端，并逐步向大尺寸顯示屏滲透。發(fā)光材料是OLED顯示屏的核心，純有機(jī)熱活化延遲熒光（TADF）材料因其高效率、低成本等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是繼磷光材料后的新一代電致發(fā)光材料。近幾年，多重共振型TADF材料因其剛性的結(jié)構(gòu)骨架和較小的結(jié)構(gòu)弛豫而表現(xiàn)出窄譜帶發(fā)射的性質(zhì)，其窄譜帶發(fā)射可以和量子點(diǎn)發(fā)光二極管（QLED）以及微型發(fā)光二極管（Micro LED）20 nm左右的窄半高寬發(fā)光峰相媲美。然而基于多重共振型TADF材料的OLED器件普遍存在高亮度下發(fā)光效率急劇下降的問題，其根本原因在于這類材料反向系間竄躍速率（kRISC）較慢，在高電流密度下三線態(tài)激子不能得到快速有效利用而大量湮滅，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的效率滾降。
為了解決效率滾降的關(guān)鍵難題，該研究團(tuán)隊(duì)采用氧、硫和硒分別嵌入具有多重共振TADF的硼、氮雜稠環(huán)結(jié)構(gòu)中，合成了單硒的BNSSe和雙硒的BNSeSe，將硒替換為氧和硫的2PXZBN和2PTZBN四個(gè)窄譜帶綠光材料，研究了重原子的引入對四個(gè)材料的延遲熒光壽命和器件性能的影響。
該研究表明引入具有較大原子質(zhì)量硒的BNSeSe發(fā)光材料所制備的OLED器件，表現(xiàn)出非常小的效率滾降，最大外量子效率高達(dá)36.8%，在1000 cd m-2亮度下外量子效率為34%，即使是在10000 cd m-2超高亮度下外量子效率仍高達(dá)21.9%，這一結(jié)果可以與基于銥、鉑等含貴金屬的磷光材料器件相媲美。進(jìn)一步，該研究團(tuán)隊(duì)選取了另外兩個(gè)與BNSeSe能級匹配良好的窄譜帶多重共振TADF材料BN3和DtCzB-DPTRZ作為發(fā)光客體，將BNSeSe作為敏化劑，分別獲得了最大外量子效率分別高達(dá)40.5%和39.6%，在10000 cd m-2超高亮度下外量子效率仍分別高達(dá)23.3%和24.3%的黃光和純綠光OLED器件。
這一工作為解決多重共振TADF OLED器件的效率滾降問題提供了有效途徑，在高清顯示產(chǎn)業(yè)上具有應(yīng)用前景。
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2022-11-03 
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