福建物构所蓝光OLED研究获新进展

日期： 2024-09-12

浏览次数: 66

来源：福建物质结构研究所

超高清显示对有机发光二极管（OLED）的性能提出了越来越高的要求，即高效率、长寿命和高色纯度。近年来，多重共振型热活化延迟荧光（MR-TADF）材料由于其高效的窄带发射特性而得到迅速发展，在实现高效率高色纯度OLED方面极具潜力。不过，MR-TADF分子通常表现出较长的激子寿命（通常为几十甚至上百微秒），这使得其器件（特别是蓝光OLED）的稳定性面临极大挑战（蓝光发光层中激子累积碰撞生成的高能激子会导致化学键解离）。快速高效的激子利用是实现稳定高效蓝光器件的关键解决方案。为此，研究者们使用较短激子寿命的磷光材料和TADF材料作为MR-TADF材料的敏化剂，即采用磷光敏化荧光（PSF）和TADF敏化荧光（TSF）策略，很大程度地提升了MR- TADF器件的性能。然而在PSF和TSF机制中，激子利用的效率和速率仍不可避免地受到自旋统计和跃迁禁阻的限制（如图1a-b）。

近日，中国科学院福建物质结构研究所卢灿忠团队以d-f跃迁的双线态发光稀土配合物作为敏化剂，提出并实施了蓝光OLED敏化新策略——双线态敏化荧光（DSF）。由于双线态激子生成不受限于自旋统计（电激发下，传统闭壳层材料上三线态激子:单线态激子生成比例为3:1），且双线态辐射跃迁和能量转移没有自旋跃迁禁阻的限制，该策略完美地实现了激子的高效且快速利用，从而获得高性能深蓝光OLED。

研究团队采用双线态发射的稀土配合物Ce-2作敏化剂，MR-TADF材料ν-DABNA作为终端发射材料，制备了DSF-OLED（图2a）。实验证明，DSF-OLED发光层中Ce(III)先捕获空穴氧化为Ce(IV)，接着与注入的电子结合形成双线态的Ce(III)*。Ce(III)配合物独特的空穴捕获和电子传输能力（图3a-c），保证发光层中主要形成双线态激子，再通过Förster能量传递（FRET）将能量转移至客体分子（图3d。这与光激发下的机制略有不同，如图1c，光激发下有部分激子在主体材料上形成）。由于规避了涉及三线态的慢激子动力学过程，DSF系统实现了极快的FRET（kFRET = 4.15 × 108 s−1），且FRET效率高达93.5%。由于具有很高的激子利用率和极短的激子停留时间（1.36 μs，图2f），DSF-OLED实现了高效的深蓝光发射，最大外量子效率为30.0%，相比于敏化前的器件效率（9.5%）提升了两倍多，最大亮度也从3742 cd m−2增加到23860 cd m−2，1000 cd m−2的亮度下CIE色坐标为（0.13,0.14），效率滚降仅为14.7%（图2b-d）。与传统的相关PSF-OLED和TSF-OLED相比，该DSF-OLED的综合性能指标（效率、色纯度、效率滚降）具有优势（图2e）。值得一提的是，相较于同等条件下制备和表征的非敏化器件，DSF-OLED运行寿命有非常显著的提升（9.1 h versus 7 min）。该研究表明，DSF策略在实现高效、稳定、高色纯度的蓝光OLED方面具有很大潜力，有希望在实现超高清OLED显示中发挥重要作用。

相关研究成果以《Efficient deep-blue organic light-emitting diodes employing doublet sensitization》为题在线发表于《Advanced Materials》（Adv. Mater.2024,202408118）。中国科学院福建物构所-中国科学技术大学/赣江院联培博士生孙宇富为本文第一作者，中国科学院福建物构所卢灿忠研究员和陈旭林副研究员为本文的通讯作者，北京大学刘志伟教授和长春应化所周亮研究员分别在材料合成和器件制备方面提供了帮助，为本文的共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、厦门市重大科技计划项目、闽都创新实验室基金等支持。

卢灿忠研究员和陈旭林副研究员等在OLED材料和器件方面取得了系列研究进展。包括蓝光材料和器件（Adv. Mater.2024,202408118;Adv. Mater.2024,2401724;Angew. Chem. Int. Ed. 2017,56,15006）、TADF材料反向系间窜越机制及相关分子设计（Research 2023,6,0155;Adv. Funct. Mater.2024,2314533;Adv. Sci.2023,2300808）、新型离子型TADF材料（CCS Chem.2023,5,589;Chem. Eng. J.2023,460,141836;Chem. Eng. J.2024,482,148865）等。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202408118

上一篇：肖兵等-AM：黄铁矿结构和地球化学特征揭示VMS矿床脉动式岩浆作用对成矿的重要贡下一篇：大连化物所开发反应诱导的碳氧化钼催化剂实现二氧化碳高效转化

Hot News / 相关推荐

澳大利亚与美国签署关键矿产协议

2025 - 10 - 23

点击次数: 11

来源：中国稀土网据Mining.com网站援引彭博通讯社报道，美国总统特朗普与来访的澳大利亚总理阿尔巴尼斯签署一项加大稀土和关键矿产供应的协议。“从现在起的一年左右时间内，我们就将拥有太多的关键矿物和稀土，届时都不知如何处置它们”，特朗普周一（10月20日）在白宫两国领导人会见期间称。阿尔巴尼斯称，协议涉及价值85亿美元的“准备就绪”项目。他称赞该协议将两国的经济和国防合作水平推上“一个新台阶”。...

稀土功能材料产业知识产权运营中心入选首批国家级产业知识产权运营中心

2025 - 10 - 22

点击次数: 23

来源：中国稀土网近日，国家知识产权局公示首批产业知识产权运营中心认定名单。由包头稀土高新区管委会主导牵头的“稀土功能材料产业知识产权运营中心”成功入选。本批次中，全国共有65家中心入选，自治区共有3家中心入选，“稀土功能材料产业知识产权运营中心”位列其中且是包头市唯一入选中心。据悉，国家级产业知识产权运营中心围绕构建全产业链知识产权运营生态，以重点产业龙头企业、产业园区、行业组织、科研机构等为建设...

美国Critical Metals达成第二项承销协议

2025 - 10 - 22

点击次数: 23

来源：中国稀土网据Mining.com网站报道，美国Critical Metals公司已经与一家未具名的机构投资者达成一项证券购买协议，通过私募股权投资（PIPE）交易将筹集5000万美元的资金。根据协议条款，Critical Metals将发行共计147万股普通股和预先出资的认证股权，以购买总计约156万股。公司称，将利用转让净收入助资其开发格陵兰坦布里兹（Tanbreez）稀土矿，该矿矿石量大...

包钢集团自研稀土捕收剂取得重大进展

2025 - 10 - 21

点击次数: 45

来源：中国稀土网近日，随着最后一组试验数据出炉，包钢集团矿山研究院自主研发、自主工业制备的“KYR型稀土捕收剂”圆满完成工业应用试验，标志着包钢集团在稀土选矿关键技术上取得重大突破，将显著提升白云鄂博矿稀土资源的综合利用效率。此次进行工业试验的“KYR型稀土捕收剂”是包钢集团矿山研究院“新型高效稀土捕收药剂的开发及应用”项目的重要科研成果，项目团队联合白云选矿分公司（宝山矿业），在包钢选区选矿作业...